ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Резание металлов с вводом ультразвуковых колебаний Шиляев, В. В. Курс) из "Новое в электрофизической и электрохимической обработке материалов" Развитие современного машиностроения обусловливает применение новых жаропрочных и нержавеющих сталей. Характерные особенности этих сталей — повышенные механические свойства при высокой вязкости, малая теплопроводность и плохая обрабатываемость резанием. [c.344] Резание металлов развивается в различных направлениях разработка новых инструментальных материалов, различные виды бесстружковой обработки и, как разновидность обычного резания, вибрационное резание. Согласно литературным данным, резание металлов с ультразвуковыми колебаниями инструмента относительно заготовки перед обычным имеет ряд преимуществ снижение усилий резания и повышение стойкости инструмента, повышение чистоты обработанной поверхности и интенсификация процесса резания. [c.344] Целью проведенной работы было выяснение целесообразности ультразвукового резания как обычных машиноподелочных сталей, так и жаропрочных (ЭИ-654) и нержавеющих (2X13). В экспериментальной части работы принимали участие О. Плеханов, Ю. Верзаков, И. Ярославцев. [c.344] Во всех случаях колебания инструмента с частотой 20 кгц и амплитудой — 6 мк вызывают повышение стойкости инструмента до 34% по отношению к стойкости при обычном резании. Увеличение амплитуды до 12 мк приводит к снижению стойкости, причем с увеличением глубины резания понижение стойкости увеличивается по сравнению со стойкостью при обычном резании. Повышение стойкости в режиме малых амплитуд, по-видимому, обусловлено комплексом факторов улучшением доступа смазочноохлаждающей жидкости в зону резания, периодическими поворотами векторов сил трения на передних и задних поверхностях, явлениями местной усталости. [c.345] Увеличение амплитуды, очевидно, изменяет вышеперечисленные факторы и создает менее благоприятные условия для резания. [c.345] Возникновение кавитационных явлений в смазочно-охлаждающей жидкости вызывает ее распыление, что не может способствовать эффекту расклинивания опережающей трещины. Большие ускорения, с которыми происходит периодический поворот векторов сил трения, вызывают повышение температуры микроучастков, что приводит к более интенсивному износу инструмента. Кроме того, в процессе экспериментов было выявлено, что резание с увеличенной амплитудой вызывает в поверхностном слое обработанной детали обратимые процессы, которые прекращают свое действие спустя 5—9 мин после прохода резца. Результатом действия этих процессов является повышение твердости поверхности, обработанной с ультразвуком, по отношению к твердости после обычного точения. Коэффициент относительной твердости составляет 1,1 —1,2 для сталей и доходит до 1,5 для сплава АД-1М. Изменение твердости таково, что спустя 5 мин после окончания обработки с ультразвуком твердость приближается к обычной, т. е. к твердости после обычного точения. Повышение твердости, по-видимому, можно объяснить увеличением интенсивности наклепа при ультразвуковом резании. Так как наклеп представляет собой упругодеформированное состояние пространственной решетки, возникшее в результате пластической деформации, то, по-видимому, степень наклепа и определяется степенью искажения решетки. [c.346] Ультразвуковая энергия, введенная в зону пластической деформации, очевидно, на определенный период времени способна увеличить степень искажения пространственной решетки. [c.346] С учетом этого явления легко объяснится резкое падение стойкости с увеличением глубины резания. Действительно, с увеличением глубины резания увеличивается и площадь контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью, которая в этом случае является и площадью акустического контакта. С увеличением площади контакта увеличивается и количество ультразвуковой энергии, проникающей в металл, а следовательно, и объем обратимых микроизменений, вызывающих временное увеличение твердости. [c.346] Влияние ультразвуковых колебаний на процесс резания зависит, по-виднмому, в значительной степени и от физико-механи-ческпх свойств обрабатываемого материала. Так, папример, при обработке жаропрочной стали ЭИ-654 при малых глубинах резания (/ 0,1 мм) в режиме малых амплитуд 2А 4. ик) ультразвук несколько снижает стойкость инструмента. При режиме средних амплитуд 2А 8 мк) стойкости выравниваются. При 2А == 12 мк ультразвук повышает стойкость инструмента (рис. VI. 21,6). [c.347] При увеличении глубины резания до 0,3 мм наблюдается обратная зависимость, которая сохраняется на всех глубинах резания, больших 0,3 мм. По-видимому, при обработке стали, имеющей низкую теплопроводность, основное влияние на стойкость инструмента оказывают температурные факторы, а именно повышение температуры в зонах контакта при увеличении амплитуды и концентрация ее в наиболее нагруженной части инструмента, обусловленная плохой теплопроводностью обрабатываемого материала. При обработке нержавеющей стали 2X13 влияние ультразвука на стойкость инструмента диаметрально противоположно при малых глубинах резания ультразвук на всех амплитудах снижает стойкость, с увеличением глубины — увеличивает. [c.347] Интересно отметить тот факт, что в процессе экспериментов ие обнаружено заметного преобладающего влияния ультразвука на какой-либо отдельный фактор обрабатываемости, по-видимому, ультразвук влияет на весь процесс в целом. Так, повышение чистоты обрабатываемой поверхности (в пределах одного класса) наблюдалось лишь в тех случаях, где имелось повышение стойкости инструмента. То же самое можно сказать и о суммарном расходе мощности, который определяли с помощью ваттметра, подключенного к фазам главного двигателя, как разность полной мощности, замеряемой в процессе резания, и мощности, определяемой при тех же режимах, но на холостом ходу. [c.347] Во всех случаях, когда наблюдалось повышение стойкости инструмента, повышение чистоты обрабатываемой поверхности, происходило и снижение суммарного расхода потребляемой мощности. Суммаоный расход мощности снижался от 14 до 30%. [c.347] В заключение необходимо отметить, что применение твердосплавного инструмента при ультразвуковом резании нецелесообразно, так как интенсивные знакопеременные напряжения, возникающие в вершине резца, приводят к быстрому выкрашиванию последней. [c.347] Повышение чистоты обрабатываемой поверхности находится в пределах одного класса, суммарный расход мощности снижается на 30%. [c.348] Однако даже такая последовательность не обеспечивает необходимой степени чистоты. [c.348] Недостаточная очистка приводит к науглероживанию поверхности и склонности нержавеющей стали к межкристаллитной коррозии после термообработки. [c.348] Для интенсификации очистки труб проводилось ультразвуковое обезжиривание в ванне (типа УкрНИТИ-3) для труб диаметром 2—20 мм длиной до 4 Л1 с использованием ультразвукового генератора УЗМ-10 и преобразователей ПМ-1,5. Для экономии оснастки производилось последовательное озвучивание неподвижных труб перемещающимися преобразователями, укрепленными на перемещающейся по ванне тележке. От такого верхнего расположения преобразователей при стационарном режиме обычно воздерживались из-за возможности образования под их поверхностью подушки всплывающих пузырьков воздуха и пара. При движении преобразователей газовая подушка не образуется. [c.348] Интенсивность ультразвуковых колебаний при донном и верхнем расположении преобразователей ПМС-6М, измеренная с помощью ультразвукового щупа с титанатобариевым элементом при 25° С, показала, что суммарные значения звукового давления (рис. VI. 22) значительно выше при верхнем расположении. [c.348] Для ультразвукового обезжиривания трубы с помощью резиновых уплотнений зажимаются торцами в распределительной коробке, через которую насосом внутрь их подается циркулирующий раствор, что необходимо для уноса из внутреннего канала отделившихся при очистке загрязнений. Конструкция распределительной коробки позволяет одновременно очищать от 8 до 40 труб в зависимости от диаметра. [c.348] Вернуться к основной статье