Влияние режимов шлифования на физико-механические свойства железных покрытий

агроинженерия

_______________________________________________________________________________

Размещено на http://www.allbest.ru/

_______________________________________________________________________________________

Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии.-2008.-№5.

82

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ШЛИФОВАНИЯ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ПОКРЫТИЙ

Ю.П. Гнездилова, В.В. Серебровский, Р.И. Сафронов

Аннотация

Рассмотрено влияние режимов шлифования на физико-механические свойства железных покрытий. Доказано, что на качество покрытий электролитического железа, обработанного шлифованием, существенное влияние оказывают режимы обработки и их исходная структура.

Ключевые слова: режимы шлифования, железные покрытия, режим обработки, исходная структура.

Основная часть

Известно, что процесс шлифования оказывает существенное влияние на физико-механические свойства поверхностного слоя обрабатываемого материала. Однако в литературе отсутствуют сведения, указывающие на влияние данного процесса механической обработки на физико-механические свойства покрытий электролитического железа. В связи с вышеизложенным в настоящей работе приводятся результаты исследования влияния режимов шлифования на микротвердость и тонкую структуру осадков железа.

Шлифованию подвергались покрытия, полученные из хлористого концентрированного и хлористо-сульфатного (200 г/л FeCl₂Ч4H₂O + 200 г/л FeSO₄Ч7H₂O) электролитов при рекомендованных для ремонтной практики условий электролиза [1 - 3]. Кроме того, изучалось изменение физико-механических свойств разработанных осадков, полученных и при других условиях электролиза (таблица 1). Шлифованию подвергались образцы диаметром 40 мм, на которых осаждался слой железа толщиной 0,7…0,8 мм на сторону. К концу обработки толщина покрытия составляла 0,25…0,3 мм.

Эксперименты проводились на кругло-шлифовальном станке 3Б12 кругом ШТ300Ч25Ч127 марки К3925 CM I. При этом скорость вращения круга была равна 35 м/сек, глубина шлифования t изменялась в пределах 0,05…0,040 мм на ход стола, скорость продольной подачи стола S_пp варьировалась от 0,6 до 3,0 м/мин, а скорость вращения изделия - от 20 до 60 м/мин.

Микротвердость покрытий измерялась до и после шлифования на микротвердомере ПМТ-3 с нагрузкой на идентор 1 Н по ГОСТ 9450-60. Тонкая структура изучалась рентгенографически на установке ДРОН-1. Величина областей когерентного рассеяния определялась по формуле Шеррера-Селякова [4], плотность дислокаций рассчитывалась по методу Б. П. Хирша [5].

Таблица 1

Влияние условий электролиза на микротвердость осадка железа

Исследования показали, что режимы шлифования оказывают значительное влияние на микротвердость и тонкую структуру железных покрытий. При этом процесс шлифования неодинаковым образом влияет на состояние поверхностного слоя покрытий, полученных при различных условиях электролиза. У покрытий, имеющих высокую микротвердость (электролит 1, 2 и 3, таблица 1), после обработки наблюдается разупрочнение, а у осадков с малой исходной микротвердостью (электролит 4, таблица 1) -упрочнение поверхностного слоя.

Рисунок 1 Влияние глубины шлифования на микротвердость железных покрытий различной исходной микротвердости 1 - Н_исх = 6000 МПа; 2 - Н_исх=6000 МПа (электролит 2); 3 - Н_исх = 4000 МПа; 4 - Н_исх = 1900 МПа

Рисунок 2 Влияние глубины шлифования на размер блоков мозаики и плотность дислокаций: а - Н_исх=6000 МПа; б - Н_исх=4000 МПа; П - блоки мозаики; Ч - плотность дислокаций

Так, с увеличением глубины шлифования наблюдается снижение микротвердости, увеличение размеров блоков мозаики и уменьшение плотности дислокаций у покрытий с Нм₁₀₀=4000 и 6000 МПа и рост твердости у покрытий с Нм₁₀₀=1900 МПа (рисунок 1 и 2).

При этом у твердых покрытий разупрочнение наблюдается до глубины 0,03 мм, а у мягких покрытий наклеп распространяется до глубины 0,04 мм (рисунок 3).

Аналогичным образом влияет на качество твердых покрытий и увеличение скорости продольной подачи стола (рисунки 4а, б, в). С увеличением скорости вращения изделия (S = 1,0 м/мин., t=0,010 мм/ход) уменьшается искажение свойств обработанной поверхности, а также при V>50 м/мин процесс шлифования не оказывает влияния на изменение микротвердости и параметров тонкой структуры покрытий (рисунок 5).

Рисунок 3 Влияние глубины шлифования на изменение микротвердости по толщине покрытия. 1, 2, 3 - Н_исх = 6000 МПа; 4 - Н_исх = 4000 МПа; 5 - Н_исх = 1900 МПа. Глубина шлифования: 1 - t = 0,005 мм/ход; 2 - t =0,020 мм/ход; 3, 4, 5 - t=0,040 мм/ход

При одновременном увеличении скорости подачи стола и глубины шлифования установлено значительное снижение микротвердости покрытий (рисунок 4 а, кривые 1, 2, 3). Например, при глубине шлифования t=0,020 мм/ход и продольной подаче S_np = 3,0 м/мин микротвердость покрытия снижается с 6000 до 4000 МПа. В случае шлифования с S_np>l,8 м/мин, t>0,02 мм/ход и V_изд=30 м/мин на обработанной поверхности появляются пятна и полосы, микротвердость которых ниже на 800…1800 МПа. Такие пятна классифицировались как прижоги.

а) б)

в)

Рисунок 4 Влияние скорости продольной подачи на микротвердость (а) размеров блоков мозаики (б) и плотность дислокаций (в) железных покрытий. 1 - t =0,005 мм/ход; 2 - t = 0,010 мм/ход; 3 - t = 0,020 мм/ход

Полученные результаты могут быть объяснены на основе сложившихся представлений о влиянии температуры и сил шлифования на физико-механические свойства обрабатываемого материала с учетом особенностей структуры электролитического железа [1, 3, 9]. Как известно, работа резания при шлифовании затрачивается главным образом на пластическое деформирование металла при его диспергировании и преодоление сил трения, возникающих в процессе резания [6]. При этом процесс шлифования сопровождается возникновением значительных температур и удельных давлений в зоне резания. Величина и степень воздействия тепловых и силовых импульсов на шлифуемую поверхность зависят от режимов шлифования.

Например, по данным А.А. Маталина [8], при шлифовании технического железа удельное давление, возникающее в точках контакта кругов с изделием, для различных условий шлифования достигает 15…41 МПа, а температура шлифования находится в пределах 270…820°С.

Эти два фактора оказывают на покрытие противоположное действие - снижение твердости и увеличение пластичности при нагреве и обратные явления от воздействия усилий шлифования. Электролитические осадки железа высокой микротвердости (электролит 1, 2, 3) имеют напряженную структуру с высокой плотностью дислокаций и мелкодисперсными блоками мозаики, обладают значительным запасом внутренней энергии, находятся в неустойчивом состоянии и весьма чувствительны к воздействию нагрева, под влиянием которого они стремятся к более стабильному состоянию [3, 4]. Вместе с тем способность такой структуры к наклепу минимальна. Поэтому при шлифовании покрытий с высокой микротвердостью на их структуру преобладающее влияние оказывает температура шлифования.

обработка шлифование железо покрытие

Рисунок 5 Влияние скорости вращения изделия на свойства железных покрытий: ? - микротвердость; П - размер блоков мозаики; Ч - плотность дислокаций; t = 0,010 мм/ход, S_nр = 1,0 м/мин

С повышением температуры резания в напряженных покрытиях создаются благоприятные условия для движения дислокаций, их аннигиляции и протекания процесса полигонизации. Эти процессы приводят к увеличению блоков мозаики и уменьшению плотности дислокаций, что способствует снижению микротвердости обрабатываемых покрытий. Мягкие же покрытия (электролит 4), обладая более совершенной структурой, являются более восприимчивыми к усилиям шлифования.

Эти покрытия на температуру реагируют незначительно, а в результате действия усилий шлифования происходит дробление блоков мозаики, накопление дислокаций и других несовершенств структуры и поэтому их микротвердость возрастает (рисунок 1). Увеличение микротвердости также установлено при шлифовании технического железа [8].

Таким образом, на качество покрытий электролитического железа, обработанных шлифованием, существенное влияние оказывают режимы обработки и их исходная структура.

Список использованных источников

1 Мелков, М.П. Электролитическое наращивание деталей машин твердым железом. Саратов, 1964. 284 с.

2 Петров, Ю.Н. Гальванические покрытия при восстановлении деталей. М.: Колос, 1965. 170 с.

3 Гологан, В.Ф. Автореферат диссертации. Кишинев, 1968. 16 с.

4 Мамонтов, Е.А. Докторская диссертация. Кишинев, 1969. 357 с.

5 Хирш, Б.П. Успехи физики металлов. 1962. С. 34-37.

6 Маслов, Е.Н. Основы теории шлифования. М., 1951. 214 с.

7 Маталин, А.А. Качество поверхности и долговечность деталей машин. НИС ЛИЭИ, 1966. С. 86.

8 Маталин, А.А. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин. М., 1966. 137 с.

9 Петров, Ю.Н. Влияние условий электролиза на свойства электролитических железных покрытий. Ташкент: Таджикиздат, 1957. 78 с.

Размещено на Allbest.ru