Особенности формирования параметров поверхностного слоя на алюминиевых сплавах
Здесь концентрация кремнефторида натрия в растворе оказывает воздействие на шероховатость поверхностного слоя. В связи с этим экспериментальные исследования шероховатости поверхности проводились в зависимости от концентрации кремнефторида натрия в растворе.
Исследованию подвергались образцы из наиболее распространенного в машиностроении алюминиевого сплава марки Д16,обладающего высоким ресурсом,что установлено в авиакосмической отрасли. Режимы обработки: амплитуда колебаний А-2,5 мм, частота колебаний f = 33,3 Гц, время обработки 20 мин., рабочая среда - полиэтиленовые шары размером 3-4 мм, Сг О3 ~ 3,5 г/л.
Из приведенных экспериментальных данных следует, что изменение концентрации кремнефторида натрия незначительно влияет на изменение шероховатости при ВиХМО и несколько увеличивает шероховатость поверхности при стандартном способе получения покрытия, где нет условий для разрушения дендритных образований (рис. 3.20).
Рис. 3.20. Зависимость шероховатости поверхности от концентрации Na2SiF6. в растворе при обработке сплава Д16: 1 - оксидное покрытие, полученное в стационарной ванне; 2 - вибрационное химикомеханическое оксидное покрытие
Аналогичные кривые получены при определении влияния температуры раствора в рабочем интервале (рис. 3.21). С увеличением Na2SiF6 в растворе и повышением температуры увеличивается травление всей омываемой раствором поверхности гидроксида, т.е. растворяются не только микровыступы, но и впадины и как результат увеличивается шероховатость поверхности (кривая 1).
Рис. 3.21. Зависимость шероховатости поверхности сплава Д16 от температуры раствора при обработке: 1 - оксидное покрытие, полученное в стационарной ванне; 2 - вибрационное химикомеханическое оксидное покрытие
В процессе вибрационного воздействия частицами рабочей среды формирование поверхностного слоя является результатом химического растворения, массового деформирования и передеформирования гидроксида на элементарных участках поверхности.
Поскольку при нанесении ВиХМОП происходит мгновенное смачивание обрабатываемых поверхностей активной средой, перепассивация ювенильных участков, схватывание разрушенного гидроксида не наблюдается, он удаляется движущейся средой.
С повышением амплитуды колебаний скорость разрушения микровыступов увеличивается, снижается шероховатость поверхности (рис.3.22). Поэтому для оптимального разрыхления микровыступов амплитуда колебаний не должна превышать 2,5 мм.
Рис. 3.22. Зависимость шероховатости поверхности сплава Д16 от амплитуды колебания
Выравнивание микрорельефа протекает во времени от начала образования гидроксида до окончания процесса формирования покрытия. Анализируя результаты проведенных экспериментов, можно сделать следующие выводы.
Так, в ходе профилометрических исследований установлено, что возрастание продолжительности оксидирования с 5 до 20 мин. при амплитуде колебаний 2 мм, материал Д16, приводит к незначительному изменению значений параметра Raс 3,8 мкм до 2,6 мкм, параметра Rz- с 4,7 мкм до 13,6 мкм, параметра Rp- с 10,8 мкм до 7,4 мкм, параметра Sm- с 239,3 мкм до 266,6 мкм (рис.3.23).
а)
| Ra | 3 888 μm | Rmr(c)2 | 0.963 % |
| Rq | 4.755 μm | Rdc | 2.282 μm |
| Rz | 20.497 μm | Rt | 43.571 μm |
| Rp | 10 847 μm | Rz1max | 43.571 μm |
| Rv | 9.650 μm | Rk | 11.591 μm |
| Rsk | 0.128 | Rpk | 10.571 μm |
| Rkμ | 2.610 | Rvk | 7.234 μm |
| Rc | 17.021 μm | Mr1 | 6.325 % |
| RSm | 239.3 μm | Mr2 | 86.263 % |
| RDα | 0233 | A1 | 33.43 |
| Rmr | 0.038 % | A2 | 49.69 |
| Rmr(c)1 | 0.800 % | ||
б)
в)
| Work Name Measuring Tool Standard | Sample SurfTast ISO 1997 | Oaθratoe CommanC N | Mitutoyo Var2.00 -f---------- 5-------- |
| Profile | R | Cut-Off | 0.8mm |
| λs | 2.5μm | Filter | GAUSS |
| Ra | 2.641 μm | Rmr(c)2 | 1.000 % |
| Rq | 3.265 μm | Rdc | 3.012 μm |
| Rz | 13.885 μm | Rt | 23.758 μm |
| Rp | 7.418 μm | Rz1ma? | 23.758 μm |
| Rv | 6.467 μm | Rk | 7.460 μm |
| Rsk | -0.084 | Rμk | 6.605 μm |
| Rkμ | 2.974 | Rvk | 2.797 μm |
| Rc | 10.112 μm | Mr1 | 12.738% |
| RSm | 266.6 μm | Mr2 | 89.213% |
| RDq | 0.140 | Al | 4207 |
| Rmr | 0022 % | λ2 | 15.09 |
| Rmr(c)1 | 0^83 % | ||
Г)
Рис. 3.23.
Профилограммы и численные значения поверхности ВиХМОП: а, б -5 мин обработки; в, г -20 мин обработкиТакая закономерность изменения степени шероховатости оксидированной поверхности в зависимости от амплитуды и продолжительности обработки связана с толщиной создаваемых покрытий. Создает ее более развитый микрорельеф с наличием множества структурных микронеоднородностей. Выравнивание микрорельефа происходит за счет многократного взаимодействия частиц рабочей среды с микровыступами оксидной пленки в условиях химического воздействия на всю обрабатываемую поверхность (рис. 3.24).
Рис. 3.24. Зависимость шероховатости поверхности сплава Д16 от времени обработки
На основании результатов проведенных исследований можно отметить, что в процессе формирования вибрационного химико-механического оксидного покрытия достигается снижение параметра шероховатости Ra. Формирование шероховатости поверхности при вибрационной обработке зависит от большого числа факторов. Важнейшими из них являются: режимы обработки, характеристика и размеры рабочей среды, уровень жидкости в рабочей камере, ее химический состав, влияние на обрабатываемый материал, характеристика обрабатываемого материала .