Выбор объектов исследования и технической базы для исследований
Обработке подвергались полированные с одной стороны образцы прямоугольной формы размером 10?10?25 в основном из отожженной и закаленной стали 45. Образцы закреплялись в оправке таким образом, чтобы обработке подвергалась полированная сторона.
Затем оправку загружали в рабочую камеру на несколько секунд для получения единичных следов обработки. Обработку производили как на чистых шарах, так и на шарах, покрытых дисульфидом молибдена. После обработки следы единичных отпечатков фотографировались на металлографическом микроскопе МИМ-8М и проводился замер диаметров отпечатков на инструментальном микроскопе УИМ- 21.Рассматривая приведенные в табл. 5.1 результаты измерений, можно отметить, что диаметры отпечатков уменьшаются с увеличением твердости исследуемой стали. Диаметры отпечатков в шарах с порошком дисульфида молибдена больше, чем при тех же условиях в чистых шарах. Увеличение диаметров отпечатков шаров, покрытых порошком, объясняется ростом скорости перемещения частиц рабочей среды и увеличением кинетической энергии удара, идущей на пластическое деформирование.
На основании тех же результатов установлено, что степень пластической деформации £ = ~ (где d - диаметр отпечатка, D - диаметр шара) при равных условиях для отожженной стали в чистых шарах составляет 3,7%, покрытых - 4,4%; для закаленной стали - 2,9% в чистых шарах, 3,4% - в покрытых шарах.
Таблица 5.1
Диаметры отпечатков на поверхности образцов
| Материал образца | Твердость | Диаметр отпечатка, мм | |
| чистых шаров | покрытых шаров | ||
| Сталь 45 (отож.) | НВ 180 | 0,27 - 0,30 | 0,31 - 0,35 |
| Сталь 45 (закал.) | HRC 30 | 0,20 - 0,22 | 0,25 - 0,27 |
Величина коэффициента восстановления находилась путем сбрасывания шара на плиту с предварительно измеренной высоты H.
Величина отскока шара после удара определялась с помощью вертикальной рейки. Коэффициент восстановления К рассчитывался по формуле Галилея:
где U - скорость шара после удара; V - скорость падения; h - высота отскока; H - высота падения.
Величина падения Н принималась из расчета получения скорости падения, равной скорости движения частиц рабочей среды в камере при вибрационной обработке:
Н=50 мм (V=0,95 м/с);
Н = 100 мм (V=1,4 м/с).
Определение коэффициента восстановления проводилось по трем схемам, представленным в табл. 5.2
1) сбрасывание чистого шара на чистую плиту;
2) сбрасывание шара, покрытого дисульфидом молибдена, на чистуюплиту;
3) сбрасывание шара, покрытого дисульфидом молибдена, на плиту, тоже покрытую слоем порошка.
Таблица 5.2
Определение коэффициента восстановления
| Материал, твердость НВ | Высота падения шара Н, мм | Высота подъема h, мм и коэффициент восстановления Ку | |||||
| Шары и плита чистые | Шары, покрытые МоБ2 | Шары и плита, покрытые МоБ: | |||||
| H | Ку | H | Ку | H | Ку | ||
| Сталь 45 | 50 | 10 | 0,45 | 10 | 0,45 | 10 | 0,45 |
| (НВ180) | 100 | 20 | 0,45 | 20 | 0,45 | 15 | 0,37 |
| Сталь 45 | 50 | 20 | 0,63 | 20 | 0,63 | 15 | 0,55 |
| (НВ550) | 100 | 40 | 0,63 | 30 | 0,55 | 25 | 0,50 |
Приведенные в табл. 5.2 результаты показывают, что при малой скорости падения покрытие дисульфидом молибдена только шара не вызывает изменения коэффициента восстановления (слишком малый слой смазки (5 мкм) не обладает демпфирующими свойствами).
С увеличением скорости падения наблюдается уменьшение коэффициента восстановления. При большой толщине покрытия (покрыты и шары, и плита) наблюдается уменьшение коэффициента восстановления даже при небольшой скорости падения.Условия при падении покрытого шара с высоты Н=50 мм на плиту, тоже покрытую слоем порошка дисульфида молибдена, более близки к реальным условиям вибрационной обработки и нанесения покрытия. Поэтому коэффициент восстановления при наличии порошка и смазки на поверхности для закаленной стали следует принять равным 0,50-0,55; для отожженной - 0,37-0,40.
Следовательно, при наличии порошка МоБ2 в зоне контакта расчет основных параметров процесса необходимо вести с учетом поправочного коэффициента,
учитывающего количество кинетической энергии удара, идущей на измельчение частиц и уплотнение слоя смазки - Ку=0,8-0,9.
Численные значения основных параметров процесса, рассчитанные с учетом порошка в зоне контакта рабочей среды с поверхностью детали, находятся в следующих пределах:
V = 0,2 - 1,3 м/с;
P = 3,0 - 12 кг;
Ртах = 30 - 280 кг/мм2;
Температура 293 420К
5.2.