8.9 Электромеханический способ упрочнения детали
Электромеханическое упрочнение основано на сочетании термического и силового воздействия на поверхностный слой обрабатываемой детали. Сущность этого способа заключается в том, что в процессе обработки через место контакта инструмента с изделием проходит ток большой силы и низкого напряжения, вследствие чего выступающие гребешки поверхности подвергаются сильному нагреву, под давлением инструмента деформируются и сглаживаются, а поверхностный слой металла упрочняется (рис.8.1)
1- рубильник; 2- реостат; 3- вторичная обмотка; 4- патрон; 5- деталь; 6- задняя бабка; 7- инструмент.
Рис.8.1 Схема электромеханического способа упрочнения.
От сети напряжением 220 – 380 В. ток проходит через понижающий трансформатор, а затем через место контакта детали с инструментом. Сила тока и вторичное напряжение регулируются в зависимости от площади контакта, исходной шероховатости поверхности детали и требований к качеству поверхностного слоя.
Различают высокотемпературную термомеханическую обработку, где деформирование происходит при температуре выше порога рекристаллизации, и низкотемпературную термомеханическую обработку, где деформирование происходит при температуре ниже порога рекристаллизации. Для железа температура рекристаллизации 450 – 600 0С.
Особенности:
тепловое и силовое воздействие на поверхностный слой осуществляется одновременно, а не последовательно; нагрев при этом сопровождается действием значительных давлений;
нагрев поверхностного слоя металла от действия двух источников теплоты: внешнего (теплота трения) и внутреннего (теплота, выделяемая при прохождении тока). Особенностью второго источника является то, что теплота от него создается одновременно и мгновенно во всем поверхностном слое;
длительность нагрева и выдержки в зависимости от поверхности контакта и скорости обработки весьма кратковременна (сотые и тысячные доли секунды);
высокая скорость охлаждения определяется интенсивным отводом теплоты от тонкого поверхностного слоя во внутрь детали;
поверхностный подвергается многократным термомеханическим воздействиям в зависимости от числа рабочих ходов.
При температуре нагрева большей температуры рекристаллизации в результате обработки в поверхностном слое образуется светлая зона, представляющая собой мелкодисперсный мартенсит, при температуре нагрева меньшей температуры рекристаллизации образуется темная зона. Здесь не фазовых превращений, структура среднедисперсная.
Термомеханическая обработка представляет собой сложный процесс пластической деформации, при котором в поверхностном слое увеличивается плотность дислокаций, величина микронапряжений, изменяется структура.
Применение: обработка зубчатых колес, цилиндров, плоских поверхностей (станины), винтовых поверхностей и т.д.
Контрольные задания
Задание 8.1
Что такое цементация?
Задание 8.2
Что такое азотирование?
Задание 8.3
Что такое оксидирование?
Лекция 9
9. Методы лазерного, электронно-лучевого, плазменного и детонационного упрочнения деталей машин
Существует три группы методов упрочнения поверхностей деталей машин концентрированными потоками энергии:
лазерная и электронно-лучевая обработка;
плазменное и детонационное напыление;
вакуумная ионно-плазменная обработка.
К первой группе относятся методы, основой которых является перенос энергии от лучевого источника к обрабатываемой поверхности, которая в результате мощного локального энергетического воздействия приобретает новые свойства.
Ко второй группе относятся методы, основу которых составляет перенос вещества от некоторого источника к предварительно очищенной обрабатываемой поверхности, на которой это вещество оседает, формируя защитное покрытие.
В третьей группе используется источник вещества, крупные частицы которого разогреваются и разгоняются до высокой энергии и внедряются или прилипают к обрабатываемой поверхности, формируя на ней слой нанесенного вещества.