Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ћј√Ќ»“Ќќ-јЅ–ј«»¬Ќјя ќЅ–јЅќ“ ј




¬ведение

 

—осто€ние поверхностей и приповерхностного сло€ деталей и режущих инструментов в значительной мере определ€ют их эксплуатационные свойства.

ƒл€ изделий и инструментов, к которым предъ€вл€ютс€ требовани€ долговечности и надежности, важны такие характеристики поверхности, как: коэффициент трени€, длительность приработки, износостойкость, наличие дефектов в виде микротрещин, внутренние остаточные напр€жени€, коррозионна€ стойкость.

ƒл€ других изделий могут оказатьс€ важными светоотражающие свойства поверхности, ее способность поглощать газы и атомные частицы, электрическа€ и магнитна€ проводимость поверхностного сло€.

ќбщеизвестно, что физико-химические и механические свойства приповерхностного сло€ могут существенно отличатьс€ от свойств основного материала детали. ѕри этом окончательные свойства поверхности €вл€ютс€ результатом воздействи€ на деталь в процессе ее изготовлени€ и особенно на финишных операци€х.

¬озрастающие и расшир€ющиес€ требовани€ к поверхност€м вызывают потребность совершенствовать существующие технологические способы, расшир€ющие возможности отделочной и упрочн€ющей технологии.

ќтдельное внимание приходитс€ удел€ть состо€нию поверхностей режущих инструментов, поскольку от них зависит стойкость и расход инструментов, а также производительность, качество обработки инструментами, стабильность ее результатов.

ѕо€вление магнитно-абразивного полировани€ (ћјѕ) и магнитной обработки (ћќ) деталей и инструментов €вл€етс€ следствием названных выше тенденций.

ѕервые предложени€ использовать магнитное поле дл€ абразивной обработки относ€тс€ к 1938 году.

ѕервые публикации об исследовани€х и применении абразивной обработки с использованием магнитного пол€ по€вились в 60-х годах ’’ столети€ и принадлежат советским ученым: Ѕарону ё.ћ., ¬ерезубу ¬.Ќ., √ерасеменку ё.¬., ’охлову Ѕ.ј., Ўальнову ¬.ј., Ўулеву √.—.

Ѕольшой вклад в эту работу внесли:  алининградский технологический институт рыбной промышленности и хоз€йства, Ћенинградский политехнический институт, ‘изико-технический институт ј.Ќ. Ѕ——–, ”фимский авиационный институт, ћосковский технологический институт легкой промышленности, »нститут проблем материаловедени€ ј.Ќ. ”——–, »нститут сверхтвердых материалов ј.Ќ. ”——–.

 

¬ процессе магнитно-абразивного полировани€ обрабатываемый материал подвергаетс€: механическому абразивному воздействию; воздействию переменного по величине и направлению магнитного пол€, которое благопри€тно отражаетс€ на эксплуатационных свойствах поверхностного сло€ изделий.

Ёто обсто€тельство позвол€ет магнитную обработку выделить в самосто€тельный способ упрочн€ющей обработки [7].

 

 

1. –азновидности магнитно Ч абразивной обработки

 

1.1 ”даление заусенцев

 

–исунок 10.1 Ч —хема ћјќ по удалению заусенцев

 

«аготовка, соверша€ движение осцилл€ции в вертикальном направлении, двигаетс€ поступательно со скоростью в межполюсном пространстве электромагнита, заполненном ферромагнитным абразивным порошком.

“аким способом на заготовках из стали марки 10’18Ќ9“ исходные заусенцы (после вырубки) высотой 0,2...0,4 ммудал€ютс€ полностью за 12...15 с машинного времени.

‘ерромагнитный абразивный порошок Ц крошка закаленного чугуна зернистостью 1000/630 мкм.

 

1.2 —кругление кромок и удаление заусенцев в рассверленных

отверсти€х.

 

 

–исунок 10.2 Ч —хема скруглени€ кромок

1 Ц пластина; 2 Ц заготовка;

3 Ц ферромагнитный абразивный порошок;

 

ѕластина 1 с заготовкой 2 устанавливаетс€ в межполюсное пространство электромагнита. “уда же засыпаетс€ ферромагнитный абразивный порошок.

ѕластина вместе с заготовкой совершает рабочее движение Ц осцилл€цию с частотой с-3. ќдин полюс электромагнита вращаетс€ с частотой n =12...23 с-3. ѕри вращении он увлекает вместе с собой ферромагнитный абразивный порошок 3, осуществл€ющий удаление заусенцев и скругление кромок [ѕатент 112092 √ƒ–].

 

 

1.3 ќчистка катаной проволоки от окалины

 

 

–исунок 10.3 Ч —хема очитки проволоки

1 Ц проволока; 4 Ц воронка подвижна€;

2 Ц бункер дл€ абразивного порошка; 5 Ц электропривод;

3 Ц воронки неподвижные; 6 Ц электромагнитна€ катушка.

 

ѕроволока 1 с высокой скоростью прот€гиваетс€ через воронки 3 и 4, заполн€емые ферромагнитным абразивным порошком из бункера 2.

¬оронки (не магнитные) размещены внутри электромагнитных катушек 6, питаемых посто€нным током.

ƒл€ повышени€ интенсивности очистки проволоки нижнюю воронку 4 привод€т во вращение с помощью электропривода 5.

 

1.4 ќчитка печатных плат

 

¬ процессе изготовлени€ и последующей эксплуатации на печатных платах (на медном покрытии) по€вл€ютс€ оксидные пленки, которые ухудшают их электропроводность. ѕериодически оксидную пленку необходимо удал€ть. ƒл€ этого примен€етс€ следующий способ (рисунок 10.4):

 

 

 

–исунок 10.4 Ч —хема очистки печатных плат

1,2 Ц полюсы электромагнита; 3 Ц печатна€ плата;

4 Ц ферромагнитный порошок.

 

ѕолюсы электромагнита выполнены в виде рифленых валиков 1 и 2, вращающихс€ с определенной окружной скоростью навстречу друг другу. ¬ зазоре между ними прот€гиваетс€ загр€зненна€ печатна€ плата 3, на которую подаетс€ ферромагнитный порошок 4. «а счет магнитных сил порошок посто€нно находитс€ на ведущем валике 1 и удал€ет оксидную пленку с печатной платы 3.

 

1.5 ѕолучение рельефных изображений на поверхност€х

 

–исунок 10.5 Ч —хема получени€ рельефных изображений на поверхност€х

1 Ц соленоид; 5 Ц форма;

2 Ц немагнитна€ труба; 7,10 Ц полюсы электромагнита;

3,6 Ц сердечники; 8 Ц шаблон;

4 Ц заготовка; 9 Ц заготовка.

 

¬нутри соленоида 1 размещают немагнитную трубу 2 с вмонтированными в ней сердечниками 3 и 6. Ќад заготовкой 4 из хрупкого материала располагают форму 5, полость которой своим контуром повтор€ет контур будущего рельефного изображени€. ѕолость заполн€ют кусочками посто€нных магнитов. ѕоверхность каждого кусочка покрыта абразивным слоем.

ѕри подключении соленоида к источнику переменного тока магнитики внутри полости формы 5 получают вертикальные перемещени€ и производ€т абразивную обработку. (Ёто устройство может быть использовано дл€ сверлени€ сквозных отверстий в хрупких материалах).

Ќапр€женность магнитного пол€ составл€ет 10...100 ј/м, а частота импульсов Ц 104...105 √ц.

 

–исунок 10.5 Ц в.

«десь заготовку 9 с шаблоном 8 помещают между вращающимис€ полюсами электромагнитов 7 и 10. ѕространство между обрабатываемой поверхностью и верхним полюсом заполнено ферромагнитным абразивным порошком. «аготовке сообщают возвратно Ч поступательное движение. ѕри этом порошок осуществл€ет удаление определенного припуска с участков верхней поверхности заготовки, не защищенных шаблоном.

 

1.6 »змельчение материалов

 

”становка дл€ измельчени€ материалов устроена следующим образом.

 

–исунок 10.6 Ч —хема устройства дл€ измельчени€ материалов

1 Ц соленоид; 2 Ц сердечник; 3 Ц контейнер.

 

¬нутри соленоида 1 размещаетс€ сердечник 2 и на нем контейнер 3 из немагнитного материала.

¬ контейнер помещают смесь измельчаемого материала и посто€нных магнитов с абразивным покрытием. ѕри включении переменного магнитного пол€ магнитным частицам сообщаетс€ движение со значительными амплитудами. ¬ контейнер дополнительно подают циркулирующую жидкость.

— помощью наложени€ магнитного пол€ можно интенсифицировать галтовку, виброабразивную, пескоструйную обработку.

Ќапример, при включении электромагнита 1 (рисунок 10.7), охватывающего вибрирующий контейнер 2, импульсное или вращающеес€ магнитное поле преп€тствует движению ферромагнитных заготовок вместе с абразивной средой.

 

 

–исунок 10.7 Ч —хема установки дл€ интенсификации обработки с помощью наложени€ магнитного пол€

1 Ц электромагнит; 2 Ц контейнер; 3 Ц вибратор.

 

¬ результате увеличиваетс€ скорость перемещени€ абразивных элементов относительно заготовок и увеличиваетс€ производительность виброабразивной обработки.

¬ случае немагнитных заготовок дл€ получени€ аналогичного эффекта абразивна€ среда должна обладать ферромагнитными свойствами.

Ќаиболее распространенной областью применени€ магнитно-абразивной обработки (ћјќ) €вл€етс€ снижение шероховатости на обрабатываемых поверхност€х с одновременным повышением качественных характеристик поверхностного сло€.

—овокупность способов, преследующих именно эти цели, называетс€ магнитно-абразивным полированием (ћјѕ).

 

 

2. ћагнитно-электрическое шлифование

 

—ущность магнитно-электрического шлифовани€ (ћЁЎ) заключаетс€ в том, что электропроводный шлифовальный круг вводитс€ в контакт с обрабатываемой поверхностью детали, а на круг и деталь подаетс€ посто€нный электрический ток, причем зона обработки помещаетс€ в магнитное поле, вектор магнитной индукции которого перпендикул€рен вектору электрического тока. ƒеталь и шлифовальный круг привод€тс€ во вращение с разной угловой скоростью.

 

 

–исунок 10.8 Ч —хема магнитно-электрического шлифовани.

 

‘изическа€ сущность ћЁЎ заключаетс€ в следующем:

1) ѕри контакте инструмента-круга с поверхностью обрабатываемой детали замыкаетс€ электрическа€ цепь Ђкруг-детальї, при этом происход€т все физические €влени€, свойственные контактной магнитно-электрической обработке (ћЁќ) (разогрев поверхности, ее разм€гчение, расплавление, выброс расплава и пластичного материала).

2) ѕри контакте абразивного круга с обрабатываемой поверхностью образуетс€ стружка, котора€ по мере движени€ зерна увеличиваетс€ и замыкает межэлектродный промежуток δ между деталью и кругом.

 

 

–исунок 10.9 Ч —хема взаимодействи€ зерна круга с деталью

 

“акое короткое замыкание приводит практически к мгновенному ее расплавлению, распылению магнитным полем и удалению продуктов расплава с большой скоростью из зоны обработки, при этом очищаетс€ зерно и круг не засаливаетс€, а расплав нагревает и обрабатывает набегающую поверхность детали.

ѕри подобном €влении сзади сто€щего (последующего) зерна расплав и пластичный материал создают дополнительную опору задней поверхности зерна, увеличива€ режущую способность, так как может воспринимать большее усилие.

»сследованием было установлено, что абразивные зерна обладают пьезоэлектрическим эффектом (изменением объемов при наложении разности потенциалов; либо изменение потенциала при его деформации).

“ак как процесс протекает при импульсном токе разных частот и гармоник, то зерна вибрируют, осциллиру€ с той же частотой, что интенсифицирует процесс шлифовани€, улучшает качество поверхности и измен€ет физико-механические свойства.

ѕользу€сь этим эффектом, можно управл€ть процессом ћЁЎ, так как наибольший импульс происходит при разрушении зерна.

≈сли звук усиливать через усилитель, то можно услышать как зерно Ђкричитї, что сигнализирует о его предельной режущей возможности.

“ак как часто в качестве абразивного материала шлифовальных кругов используетс€ электрокорунд (Al2O 3 -рубин), то при наложении электрического потенциала магнитного пол€ происходит возбуждение энергии кристалла (его Ђнакачкаї), следовательно, он может излучать кванты энергии.

Ёто в свою очередь воздействует на обрабатываемую поверхность, интенсифицирует процесс, дополнительно снимает материал детали и приводит к изменени€м физико-механических свойств поверхности.

¬се эти основные факторы позвол€ют вести процесс шлифовани€ с производительностью значительно выше производительности обычного шлифовани€.

 

2.1 ќсобенности абразивного резани€ при магнитно абразивном полировании

 

—хема перемещени€ зерен порошка в рабочей зоне при наружном круглом полировании дана на рисунке 10.10:

 

 

–исунок 10.10 Ч —хема перемещени€ зерен порошка в рабочей зоне

 

«аготовка 1 размещаетс€ между полюсами магнитного индуктора. ѕространство между полюсами индуктора частично или полностью заполнено магнитно-абразивным порошком. Ёто Ч рабоча€ зона. ѕространство между полюсами индуктора и обрабатываемой поверхностью называетс€ рабочим зазором.

ѕорци€ магнитно-абразивного порошка при включении магнитного пол€ удерживаетс€ силами магнитного пол€ в рабочем зазоре, оказываетс€ прижатой к обрабатываемой поверхности и при вращении заготовки относительно индуктора (или наоборот) осуществл€ет полирование.

ѕри этом удал€етс€ припуск и формируетс€ поверхность с новым микрорельефом и измененными физико- механическими свойствами поверхностного сло€.

ћеханизм образовани€ резани€ (зафиксированный с помощью скоростной киносъемки) сводитс€ к следующему.

¬с€ порци€ порошка в рабочем зазоре под действием сил трени€ со стороны двигающейс€ заготовки смещаетс€ к выходу из рабочего зазора и уплотн€етс€, встреча€ там основное противодействие со стороны магнитного пол€.

—илы трени€ между зернами и поверхностью полюса помогают магнитному полю удерживать порошок внутри рабочего зазора. Ќе св€занные между собой зерна порошка перемещаютс€ внутри рабочего зазора.

¬ частности, граничащие с заготовкой зерна Ђаї медленно двигаютс€ к выходу из рабочего зазора. —корость зерна значительно меньше скорости обрабатываемой поверхности. ѕри скорости обрабатываемой поверхности в пределах 0,...2,1 м/с скорость зерна составл€ет всего лишь 0,01...0,02 м/с, то есть меньше в 60...105 раз.

— учетом этого отношени€ можно прин€ть, что скорость резани€ Ц это есть разность между скорост€ми обрабатываемой поверхности и зерна.

ѕодойд€ к границе рабочего зазора, каждое из зерен Ђаї может либо остановитьс€ (соверша€ здесь колебательные движени€ вдоль дуги окружности), либо выйти из рабочего зазора вместе с обрабатываемой поверхностью.

ѕри небольшой частоте вращени€ заготовки эти зерна могут переходить в противоположный зазор вместе с вращающейс€ поверхностью заготовки.

ѕри увеличении скорости заготовки на переход€щие зерна действуют увеличенные центробежные силы, которые совместно с магнитными силами заставл€ют переход€щие зерна отрыватьс€ от заготовки и оседать на нерабочих поверхност€х полюсов.

–азбрасывание зерен €вл€етс€ одной из причин постепенного снижени€ интенсивного удалени€ припуска с увеличением длительности полировани€.

—вободные места зерен Ђаї могут занимать зерна Ђвї (кратковременно) из более глубоких слоев порошковой массы.

Ќа каждое зерно действует сила резани€ z (если зерно внедрилось в поверхность и осуществл€ет микрорезание), либо силы трени€ Fтр.

 

 

–исунок 10.11 Ч —илы, действующие на зерно

 

Ёти силы стрем€тс€ увлечь контактирующее зерно вместе с двигающейс€ поверхностью и повернуть его относительно собственного момента инерции. ƒвижению зерна вместе с поверхностью заготовки и их поворотам преп€тствуют окружающие зерна, которые под действием сил магнитного пол€ образуют достаточно плотную массу.

≈сли сила резани€ превысит сопротивление повороту зерна (из-за увеличенной микронеровности), то такое зерно поворачиваетс€ и в контакт с заготовкой вступают его новые участки и новые режущие кромки.

»менно этими поворотами объ€сн€етс€ прерывистый характер рисок Ч следов абразивного резани€ на поверхности заготовки.

ѕри сообщении порошковой массе дополнительных движений с помощью осцилл€ции (колебаний) заготовки (или полюсов) или пульсирующего магнитного пол€ контакт зерен с заготовкой приобретает более прерывистый характер.

—илы трени€ Fтр уменьшаютс€ и порошок лучше удерживаетс€ магнитными силами в рабочем зазоре.

ќдновременно увеличиваетс€ подвижность зерен внутри рабочих зазоров и интенсифицируетс€ вступление в контакт с заготовкой новых режущих кромок. Ёто €вление называетс€ самозатачиванием порошковой массы.

≈стественно, в процессе полировани€ происходит постепенное разрушение зерен путем вырывани€ из ее м€гкой ферромагнитной основы зерна (матрицы) вкрапленных в нее режущих центров или путем истирани€ матрицы. ѕри этом тоже происходит обнажение новых режущих кромок.

«ерна ферромагнитного порошка в процессе полировани€ контактируют с заготовкой разными участками своей поверхности, отличающимис€ твердостью и геометрической формой, а значит и разной способностью производить резание.

ќбработанна€ поверхность представл€ет собой совокупность рисок Ч следов резани€ и выглаженных участков. Ќаправление рисок определ€етс€ скорост€ми рабочих движений заготовки и магнитного индуктора.

 

 

2.2 —тружкообразование

 

”становлено, что 9...15% объема царапин удалено диспергированием (лат. Dispergo -рассеиваю), тонким измельчением металла в стружку, а остальной объем металла вытеснен из царапин пластически в боковые навалы.

—оотношение размеров стружки Ч длины и толщины, лежит в пределах 5...20. Ќа их поверхности видны отдельные сильно деформированные элементы. —ледов оплавлени€ стружек не обнаружено.

ѕри одинаковых размерах радиуса кривизны стружек ћјѕ на пор€док меньше (т.е. в 10 раз), чем у стружек, полученных при шлифовании абразивной лентой.

Ёто косвенно свидетельствует о более высокой степени пластических деформаций измельченного металла в процессе магнитно-абразивного полировани€.

–езультатом пластического деформировани€ поверхности €вл€етс€ повышение твердости тонкого приповерхностного сло€ и образование в нем остаточных напр€жений сжати€.

¬ теории абразивной обработки установлено, что стружкообразование возможно при определенном соотношении между глубинно h внедрени€ режущих вершин зерен абразивного инструмента в обрабатываемую поверхность и радиусов округлений этих вершин.

ƒл€ инструментальной стали ”8 (отожженной) это соотношение лежит в следующих пределах: .

ѕри меньшем соотношении возможно лишь пластическое или упругое деформирование.

ƒл€ ћјѕ характерно внедрение зерен h ≤0,1...0,4 мкм. ƒл€ порошка 23јћ40Fe (белый электрокорунд с зернистостью ћ40) вершин зерен должен составл€ть 3...4 мкм.

ќбразование стружки при ћјѕ сталей (в отличие от шлифовани€) происходит при ε≤0,005...0,13, то есть при более неблагопри€тных услови€х.

» силы, необходимые дл€ стружкообразовани€, при ћјѕ оказываютс€ меньше, чем при шлифовании.

ƒл€ ћјѕ ферромагнитных сталей давление порошка на обрабатываемую поверхность составл€ет 0,3...0,2 ћѕа.

ѕри пересчете этих давлений к отдельному контактирующему зерну усилие, определ€ющее внедрение зерна в обрабатываемую поверхность, может составл€ть 0,025...0,125 Ќ.

Ѕ.√. ћакедонски, использу€ формулу

Ќ (10.1)

где:

=3,14 Ц посто€нный коэффициент, учитывающий свойства материала;

=0,25 Ц соотношение между глубиной h и ;

=8240 ѕа;

=6...12 мкм Ц радиус скруглени€ вершин зерен.

 

при шлифовании стали Ў15’, определил, что необходима€ дл€ стружкообразовани€ сила должна находитьс€ в пределах =0,23...0,93 Ќ, что значительно больше, чем среднее значение сил, действующих при магнитно-абразивном полировании.

ќсобенности стружкообразовани€ ћјѕ объ€сн€ютс€ повышенной пластичностью обрабатываемых сталей в присутствии переменного магнитного пол€.

—.“.  ишкин и ј.ј.  лышин опубликовали обнаруженное ими снижение на 250 % напр€жени€ текучести στ углеродистой стали в присутствии поперечного к направлению нагрузки магнитного пол€ величиной ¬=0,005 “л.

ѕрисутствие в —ќ∆ поверхностно-активных веществ снижает поверхностную энергию металла, снижает работу, необходимую на разрушение и пластическое деформирование поверхности, увеличива€ микротрещины, предразрушает поверхностный слой.

¬ этом случае производительность ћјѕ резко увеличиваетс€.

”величение скорости резани€ (скорости деформации) сопровождаетс€ упрочнением разрушаемого материала. √лубина внедрени€ зерен порошка в обрабатываемую поверхность автоматически уменьшаетс€ и съем металла на одинаковом пути резани€ уменьшаетс€.

— учетом изложенных особенностей ћјѕ глубина внедрени€ зерен порошка в обрабатываемую поверхность может быть выражена зависимостью степенного вида:

 

мкм (10.2)

 

где Ц коэффициент, учитывающий изменение прочностных свойств поверхностного сло€ по сравнению с основным обрабатываемым материалом (в результате воздействи€ —ќ∆, скорости деформации, предварительного наклепа...);

Ц сила, прижимающа€ зерно, Ќ;

r Ц радиус вершин зерна, мкм;

Ќ Ц твердость обрабатываемого материала;

Ц коэффициент, учитывающий изменение твердости материала в присутствии переменного магнитного пол€;

m,r,s Ц показатели степени. [7]

 

 

3.  онтрольные вопросы

 

1.  огда начали примен€ть магнитное поле дл€ абразивной обработки материалов?

2. –азновидности магнитно-абразивной обработки.

3.  акова сущность магнитно-электрического шлифовани€?

4. ¬ чем состо€т особенности абразивного резани€ при магнитно-абразивном полировании?

 

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-11-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1410 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

“ак просто быть добрым - нужно только представить себ€ на месте другого человека прежде, чем начать его судить. © ћарлен ƒитрих
==> читать все изречени€...

1562 - | 1371 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.089 с.