Отделочные методы абразивной обработки

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Реферат

по «Технологиям конструкционных материалов»

Тема:

Отделочные методы абразивной обработки

Выполнил Костенко А.В.

Студент группы З-ЧМ-18-1

Преподаватель Кравченко Т.В.

г. Липецк

Содержание

Введение

1. Шлифование

2. Полирование

3. Суперфиниширование

4. Хонингование

5. Притирка

6. Абразивно-жидкостная обработка

Список литературы

Введение

Абразивная обработка - это один из наиболее эффективных, и потому широко применяемых на производстве, способов достижения требуемого качества поверхности и размерной точности детали. Вместе с этим, абразивную обработку нельзя считать процессом совершенным, но можно с полной уверенностью утверждать, что потенциал развития любого ее вида, безусловно, огромен. Абразивная обработка находится не только в сфере интересов производства, но и научного сообщества, что подтверждается множеством исследований по установлению механических, физико-химических и других закономерностей, связанных с данным процессом.

Основными видами абразивной обработки являются шлифование, полирование, суперфиниширование, хонингование, притирка (доводка), и абразивно-жидкостная обработка, данные методы и рассмотрим далее.

1. Шлифование

Шлифование - один из прогрессивных методов обработки металлов резанием. При шлифовании припуск на обработку срезают абразивными инструментами - шлифовальными кругами. Шлифовальный круг представляет собой пористое тело, состоящее из большого числа абразивных зерен, скрепленных между собой связкой. Материалы высокой твердости, из которых образованы зерна шлифовального круга, называют абразивными.

Шлифование применяют для получения высокой точности формы, размера и малой шероховатости поверхности. Шлифование состоит в том, что шлифовальный круг, вращаясь вокруг своей оси, снимает тонкий слой металла (стружку) вершинами абразивных зерен (рисунок 1), расположенных на режущих поверхностях шлифовального круга (периферия круга). Абразивное зерно, вращаясь с очень большой скоростью (90 м/с и более), срезает металл с поверхности заготовки. Следовательно, шлифование следует рассматривать как сверхскоростное резание (царапанье) поверхностных слоев заготовки большим числом мельчайших шлифующих зерен (резцов), сцементированных в круге с помощью связки.

Рисунок 1 - Взаимодействие абразивного инструмента с поверхностью заготовки на примере шлифования

Процессы снятия стружки металлическими и абразивными инструментами принципиально одинаковы. Под действием приложенной силы, лезвия зерен абразивного инструмента углубляются в поверхность обрабатываемой заготовки и при движении производят сдвиг и скалывание стружки. Например, при шлифовании заготовки, при помощи шлифовального круга каждое абразивное зерно в зоне обработки работает как зуб фрезы, снимая стружку с детали в пределах определенного угла поворота.

Однако, в отличие от лезвийной обработки, при абразивной обработке материал срезается в виде очень большого числа тонких стружек.

Обработанная поверхность представляет совокупность микроследов абразивных зерен. Поэтому она имеет малую шероховатость.

При абразивной обработке часть зерен, ориентированных к направлению резания тупой гранью, в процессе резания не участвует. Они вызывают потери энергии на трение, пластическое деформирование, увеличивают нагрев контактирующих поверхностей инструмента и заготовки. Эти явления проявляются сильнее при высоких скоростях и больших усилиях резания, что особенно характерно для метода шлифования. Возможно образование на поверхности детали дефектного слоя. Для отвода тепла при абразивных методах обработки процесс ведется с обильной подачей смазочно-охлаждающей жидкости.

Шлифованию подвергают преимущественно закаленные стали, твердые сплавы, керамику, сверхтвердые материалы, которые обладают различными физико-механическими свойствами и вследствие этого различной шлифуемостью.

Шлифовальные технологии применяются в машиностроительных и станкостроительных отраслях, ювелирном деле, оптике, строительстве. Являются технологическими операциями по обработке материалов абразивами. Применяются для чистовой обработки поверхностей плоских, цилиндрических, торцевых, внутренних и наружных в деталях и изделиях, изготовленных из твердых материалов, а также восстановления режущей способности и конфигурации.

Обработка шлифованием может быть окончательной операцией или предшествовать полированию.

2. Полирование

Полирование - это процесс обработки материалов до получения зеркального блеска поверхности. Полированная поверхность имеет глубину неровностей меньше длинны волны видимого света.

Полирование является окончательным шагом при изготовлении любого изделия из металла, камня, иногда из стекла. Сверкающие и фантастически гладкие поверхности, получаются в результате контакта с вращающимся мягким материалом, таким, как войлок, кожа, ткань или дерево, заправляемым полирующим составом. Вопрос, почему при таких условиях происходит полирование, до сих пор озадачивает исследователей и не имеет удовлетворяющего ответа.

В течение длительного времени полагали, что механическое полирование и шлифование ввиду внешнего сходства этих процессов не отличаются друг от друга. Особенностью полирования считали лишь то, что оно осуществляется более тонкими абразивами, оставляющими более мелкие риски, не видимые глазом. Однако изучение механизма полирования различных материалов показало, что этот процесс имеет мало общего с процессом шлифования.

Противники абразивной теории утверждают, что при полировании тонкий наружный слой материала плавится и размазывается по поверхности, как масло под горячим ножом. Так это или иначе, но поверхность полируется - чего отрицать нельзя, правда, только в том случае, если предварительно она была соответствующим образом подготовлена. Без достаточной подготовки поверхности все усилия, прилагаемые при полировании, окажутся почти напрасными.

Различные объяснения механизма процесса полирования можно свести к следующим трем направлениям:

1) механическое полирование - когда механизм процесса объясняется съемом микронеровностей с поверхностного слоя, а ход процесса - такими механическими свойствами материала, как твердость и пластичность;

2) физическое полирование - когда основными причинами, определяющими процесс полирования, считают температуру плавления и теплопроводность полируемого материала;

3) химическое полирование - когда процесс полирования объясняется в основном съемом оксидных пленок, постоянно образующихся под действием окружающей среды.

Основываясь на практических наблюдениях, можно заключить, что процесс полирования представляет собой комплекс механических, физических, электрических и химических явлений, которые тесно связаны и взаимосвязаны, и раздельно изменяются в большую или меньшую сторону в зависимости от рода полируемого материала, полировального инструмента, режимов обработки и внешней среды.

3. Суперфиниширование

Суперфиниширование - это процесс отделки поверхности для уменьшения шероховатости. При этом изменяются глубина и вид микронеровностей, обрабатываемые поверхности получают сетчатый рельеф. Поверхность становится чрезвычайно гладкой, что обеспечивает более благоприятные условия взаимодействия при трении.

Суперфинишированием обрабатывают плоские, цилиндрические, конические и сферические поверхности из закаленной стали, реже из чугуна и бронзы. Обработку проводят абразивными брусками, которые устанавливают в специальной головке, а также абразивными лентами (Рисунок 2) на полимерной основе.

Характерным для суперфиниширования является колебательное движение брусков (или ленты) одновременно с движением заготовки. Обработку проводят при давлении брусков 3-5 МПа, смазочный материал имеет малую вязкость.

Рисунок 2 - суперфиниширование абразивной лентой

механический абразивный поверхность деталь

При контакте рабочей поверхности бруска с обрабатываемой поверхностью (рисунок 3) заготовки происходит царапание металла одновременно большим числом абразивных частиц.

Рисунок 3 - суперфиниширование бруском

Размер таких частиц при суперфинишировании 5-20 мкм, среднее число частиц на поверхности бруска 0.004-0.005 зерен на 1 мм². Основными видами взаимодействия абразивных зерен с металлом являются микрорезание со снятием тончайших стружек и трение с пластическим оттеснением металла. Для интенсивного резания необходимо, чтобы абразивный брусок самозатачивался путем скалывания и вырывания затупившихся зерен из связки. При использовании брусков из сверхтвердых абразивных материалов (алмаза, эльбора) зерна длительное время сохраняют свою остроту, преобладает микроскалывание зерен, а не вырывание их, что значительно повышает стойкость брусков.

4. Хонингование

Хонингование - это процесс обработки поверхности металла с использованием алмазной крошки. Основное применение оно нашло для шлифовки конусных и цилиндрических деталей. Данная операция удобна при изготовлении отверстий. Получаемая величина шероховатости поверхности соответствует уровню чистовой токарной зачистки или шлифовке крупнозернистым абразивным кругом. Только методом хонингования можно добиться нужного результата при работе с блоком цилиндров. В местах сопряжения деталей должна находиться смазка, которая удерживается специально нанесенной хонинговальной сеткой.

Используемый хонинговальный инструмент называется хоном. Это бруски или камни (рисунок 4), которые размещаются по периметру основания. В процессе работы они стираются, поэтому конструкция обоймы предусматривает возможность их замены.

Рисунок 4 - хонинговальные бруски

Для процесса хонингования используются специальные станки. Это приспособления с горизонтальным или вертикальным расположением в пространстве шпинделя. Каждый из них имеет свое назначение в зависимости от проводимой работы. Хонинговальное оборудование специализировано под узкий профиль. Изготовление универсальных станков отошло в прошлое.

В процессе хонингования происходит абразивное воздействие на поверхность обрабатываемой детали. Целью является получение нужной шероховатости поверхности и достижение необходимой точности размеров с помощью хонинговального инструмента. В этом качестве выступает алмазный брусок. Часто алмазная крошка располагается на керамической связке. Керамическое хонингование находит применение наряду с бакелитовым. У полученных деталей минимизируются потери на трение при работе в сопряжении с другими элементами конструкции. Различается несколько видов хонингования:

1) Сухое - при таком процессе не участвует смазочная жидкость.

2) Вибрационное - это метод, в котором дополнительную помощь оказывает вибрация.

3) Электрохимическое - в процессе не только участвуют механические силы, но и воздействует электрохимический фактор.

4) Экструзионное - процесс заключается в снятии слоя материала с поверхности обрабатываемой детали при перепрессовывании под давлением через нее рабочей среды, состоящей из упругого основания, наполненного твердыми абразивными зернами.

5) Плосковершинное или платохонингование.

5. Притирка

Притирка - точная окончательная обработка поверхностных слоёв деталей, работающих в паре, для обеспечения наилучшего контакта сопряжённых рабочих поверхностей, чтобы сделать непроницаемым для газа или жидкости место стыка этих деталей (напр. клапанов двигателей к сёдлам, стеклянных пробок и др.).

Процесс притирки обычно осуществляют особым инструментом - притиром, воспроизводящим форму обрабатываемой поверхности и сделанным из более мягкого материала, чем изделие. На поверхность притира можно наносить специальную мягкую абразивную пасту для того, чтобы зёрна абразива, вдавливаясь в притир и могли снимать с изделия тончайшие стружки.

Процесс притирки очень трудоемок, поэтому прибегают к нему в тех случаях, когда необходима высокая точность сопрягаемых деталей. Во многих габаритных изделиях высокой сложности по этой технологии может быть сделать всего один или несколько узлов. Остальные при сборке монтируются без точной доработки.

Выбор технологии обработки и необходимого оборудования зависит от количества изделий в серии. Различают следующие виды притирочных операций:

1) Ручная притирка. Технология обработки единичных деталей, когда нецелесообразно настраивать сложное оборудование, либо оно отсутствует.

2) Полумеханическая (механизированная) притирка. Используется специальный инструмент. Например, притирочный станок. Активно применяется при мелкосерийном производстве. Часть процесса выполняется вручную (подача абразивного состава, обработка сложных частей детали).

3) Механическая. Полностью автоматизированный процесс. Оборудование высокой точности и системой контроля качества. Сложные, дорогие станки, поэтому применяются на крупных предприятиях при выпуске серийных изделий.

6. Абразивно-жидкостная обработка

Абразивно-жидкостная отделка

Отделка объемно-криволинейных, фасонных поверхностей обычными методами вызывает большие технологические трудности. Метод абразивно-жидкостной отделки позволяет решить задачу сравнительно просто. Интенсивность съема обрабатываемого материала регулируется зернистостью порошка, давлением струи и углом р. Изменяя скорость полета и размер свободных абразивных зерен, можно увеличить степень пластической деформации и шероховатость поверхности.

Жидкостная пленка, покрывающая обрабатываемую поверхность, играет очень важную роль. Абразивные зерна, попадающие на микровыступы, легко преодолевают ее сопротивление и удаляют металл. Те же зерна, которые попадают на впадины, встречают большее сопротивление жидкости, и съем материала замедлятся, поэтому шероховатость поверхности уменьшается.

В качестве абразива часто применяют электрокорунд. В суспензии содержится 30-35% абразива (по массе).

Рисунок 5 - Абразивно-жидкостная обработка

На рисунке 5 показана схема жидкостного полирования. Обрабатываемая заготовка 3 сложного профиля перемещается в камере 4 так, что все ее участки подвергаются полированию. Абразивная суспензия 1, помещенная в баке 2, подается насосом 6 в рабочую камеру через твердосплавное сопло 5. Отработанная суспензия падает обратно в бак 2 и может быть использована многократно. Наибольший съем металла получается при угле 45 градусов.

На обрабатываемую поверхность, имеющую следы предшествующей обработки, подают струи антикоррозионной жидкости со взвешенными частицами абразивного порошка. Водно-абразивная суспензия перемещается под давлением с большой скоростью. Частицы абразива ударяются о поверхность заготовки и сглаживают микронеровности.

Метод жидкостного полирования особенно успешно применяют при обработке фасонных внутренних поверхностей. В этом случае сопло вводится в полость заготовки, которая совершает вращательные и поступательные перемещения в зависимости от профиля полируемой поверхности.

Абразивно-жидкостную отделку проводят также в вибрирующих резервуарах, содержащих абразивную суспензию. Режим колебания резервуаров обеспечивает относительное перемещение заготовок и абразивных зерен, которые сглаживают микронеровности на наружных и внутренних поверхностях заготовок. Внутренняя поверхность резервуаров облицована резиной. Отделка может проводиться в автоматическом режиме: заготовки поочередно подаются в одно окно резервуара и, перемещаясь за счет колебательных движений в массе суспензии, выдаются в другое окно.

Список литературы

1. З.И. Кремень, И.Х. Страшевский «Хонингование и суперфиниширование деталей» Ленинград: машиностроение 1988.

2. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. - М.: Машиностроение. 2002.

3. Клушин М.И. Резание металлов. Элементы теории пластического деформирования срезаемого слоя. - М.: Машгиз, 2001.

4. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 2003.

Размещено на allbest.ru