Спосіб механічної обробки конструкційних матеріалів

Спосіб механічної обробки конструкційних матеріалів, що містить в собі лезову і абразивну об робку з накладанням вимушених ультразвукових коливань, який відрізняється тим, що для обробки газотермічних покриттів здійснюють зовнішню, вимушену вібрацію різального інструменту або деталі ультразвуком, інтенсивність випромінювання зовнішнього джерела якого, дорівнює енергії поверхневого натяжіння розплавленої частини покриття при розтіканні на поверхні деталі Винахід відноситься до процесу обробки конструкційних матеріалів, а саме різання лезовим або абразивним інструментом зносостійких газотермічних покриттів з застосуванням зовнішнього джерела вібрації Відомо використання ЗОВНІШНІХ коливань елементів технологічної системи при механічній обробці газотермічних покриттів (див Пилипенко О М Спосіб механічної обробки конструкційних матеріалів - Рішення про видачу патенту України на винахід № 99074142 від 19 07 1999) де з метою зниження термосилового напруження механічної обробки газотермічних покриттів лезовим або абразивним інструментом та для покращання якості обробки на процес різання накладаються вимушені ультразвукові радіальні коливання різального інструменту або деталі з амплітудою сумірною або кратною величині розміру напилених частинок Однак такий метод не знижує рівня ушкоджуваності газотермічних покриттів і, у кращому випадку, залишає його без змін, що погіршує експлуатаційні параметри деталей з покриттями Відомий спосіб пластичної деформації з накладанням вимушених ультразвукових коливань Спосіб застосовується при різних процесах обробки конструкційних матеріалів тиском (див Северденко В П , Клубович В В , Степаненко А В Ультразвук и пластичность - Минск Наука и техника, 1976 - 4 4 8 с -С 340-346) Однак такий метод тільки впливає на пластичність гомогенних конструкційних матеріалів і не може застосовуватись для стабілізації структури гетерогенних конструкційних матеріалів і в тому числі газотермічних покриттів В основу винаходу поставлена задача створення способу механічної обробки конструкційних матеріалів, а саме зносостійких покриттів, сформованих на поверхні деталі методом газотермічного напилення дротяних, пруткових або порошкових матеріалів, в якому зниження ушкоджуваності покриттів і підвищення їхніх експлуатаційних якостей досягається шляхом зміни технології способу Поставлена задача вирішується тим, що в способі механічної обробки конструкційних матеріалів, що містить в собі лезову і абразивну обробку з накладанням вимушених ультразвукових коливань, згідно з винаходом, для обробки газотермічних покриттів здійснюють зовнішню вимушену вібрацію різального інструмента або деталі з ультразвуком, інтенсивність випромінювання зовнішнього джерела якого дорівнює енергії поверхневого натяжіння розплавленої частинки покриття при розтіканні на поверхні деталі Така інтенсивність дозволяє забезпечити активацію накопичених біля субструктурних перешкод та бар'єрів дислокацій і призводить до їх руху та подолання цих перешкод Адже при звичайному різанні покриттів у процесі пластичної деформації оброблюваного матеріалу спостерігаються локальні накопичення дислокацій біля різних бар'єрів та перешкод у вигляді сторонніх включень та значного розблокування зерен у обсязі частинок, що напилюються Такі накопичення дислокацій біля міцних перешкод призводять до зростання пружньої енергії в локальних об'ємах частинки Якщо максимальне значення пружньої енергії досягає критичної величини, яка стає більшою за енергію міжатомного зв'язку, то відбувається розкриття мікротріщини і наступна руйнація покриття Розблокування дислокацій може здійснюватись при умові балансу акустичної енергії і енергії поверхневого натяжіння частинки покриття, згідно з формулою (О (О 42166 GH>K - поверхневе натяжіння частинки покриття, Q - крайовий кут змочування твердої поверхні, р - ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу покриття, А, со - амплітуда і частота коливань В залежності від матеріалу, що напилюється, і основного матеріалу визначається енергія поверхневого натяжіння розплавленої частинки при розтіканні по поверхні деталі Інтенсивність випромінювача акустичної енергії, яка потрібна для достатньої активації заблокованих дислокацій, можна визначити за формулою W = (2) Де NB - потужність п'єзокерамічного випромінювача, SB - площа поверхні випромінювача Отже, для зниження рівня ушкоджуваності геотермічного покриття та підвищення його експлуатаційних якостей, необхідно на процесмеханічної обробки накладати вимушені УЗ-коливання з потужністю, достатньою для розблокування дислокацій, і запобігання утворенню мікротріщин Винахід ілюструється наступними відомостями, які підтверджують можливість його здійснення Поверхня відновленої або зміцненої деталі зі зносостійкими покриттями, нанесеними газотермі чним методом (газополуменевий, плазмовий, детонаційний), остаточно оброблюється для забезпечення необхідних параметрів якості лезовим або абразивним інструментом Розтріскування покриттів не допускається Порошковий матеріал марки ПГ10Н-01 на основі NI-CR-B-Si зернистістю М40 напилено плазмовим методом на деталь з матеріалу сталь 45 товщиною 500 мкм Остаточна обробка здійснюється методом шліфування алмазним шліфувальним кругом АС8-100/80-М2-01-100% На оброблювану плоску деталь накладаються вимушені коливання від зовнішнього джерела (магнітострікційний п'єзокерамічний вібратор) з інтенсивні6 7 3 стю випромінювання 10 -10 ев/см , що приблизно дорівнює енергії поверхневого натяжіння розплавленої частинки покриття при розтіканні по поверхні деталі Розрахунок здійснюється за формулою (1) В результаті здійснення способу отримано бездефектну обробку покриття з низьким рівнем ушкоджуваності, що підвищило ЗНОСОСТІЙКІСТЬ деталі у порівняні з обробкою без УЗ-коливань на 25-30% Порівняльні результати способу механічної обробки плазмових покриттів внесені втабл Активація небезпечних накопичень дислокацій біля міцних структурних перешкод, які створились при формуванні газотермічних покриттів, акустичною енергією зовнішнього джерела вібрації знижує рівень ушкоджуваності деталі і підвищує її ЗНОСОСТІЙКІСТЬ Таблиця Незмінні характеристики Спосіб ЗМІННІ характеристики ВХІДНІ параметри Залишкові Інтенсивність Зношування напруження коливань покриттів, у покритті, W, ев/см І, мг/км а в н , МПа Спосіб шліфування Об'єкт прикладання коливань Напрямок коливань Відомий спосіб Плоске Деталь Радіальний 102-103 50-60 120-140 Новий спосіб Плоске Деталь Тангенційний 106-107 35-40 85-90 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку _ 2002 р Формат 60x84 1/8 Обсяг обл -вид арк Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22 Якісна характеристика виробу Спостерігається розтріскування покриттів Поверхня без ознак руйнування