Особенности закалочного деформирующего резания

Введение. Эффективным методом повышения износостойкости деталей машин является поверхностная закалка. Использование непосредственно металлорежущего оборудования для нагрева материала детали в процессе абразивной или лезвийной обработки является новым перспективным направлением в методах поверхностной закалки. Нагрев обрабатываемой поверхности  достигается в процессе резания за счет пластических деформаций и трения между инструментом и заготовкой и сопровождается отделением стружки. Существует также относительно новый метод деформирующего резания (ДР), основу которого составляет как процесс резания, так и целенаправленного деформирования подрезанного слоя. В отличие от известных методов поверхностной закалки точением или шлифованием, закалка ДР производится без отделения материала заготовки в виде стружки. Подрезанный слой остается на поверхности в виде плотно уложенных слоев, прочно прикрепленных к основе.  Цель работы: апробация метода деформирующего резания как средства поверхностного закалочного упрочнения. Задачами работы являлось выявление основных закономерностей и особенностей такой поверхностной закалки. В работе исследованы закаленные слои на наружной поверхности стальных образцов полученных методом ДР с толщиной закаленного слоя до 0,6 мм на сталях 20,35, 40Х. Методами исследования являются металлографические исследования закаленной структуры, в т.ч. распределение твердости, измерение сил  и температур закалочного ДР, проведение сравнительных триботехнических испытаний. Результаты и обсуждение. Для ДР используется специальный инструмент, обеспечивающий процесс резания главной режущей кромкой, и исключающий процесс резания на вспомогательной кромке, являющейся деформирующей. При ДР подрезаемый слой интенсивно деформируется, нагревается и охлаждается за счет теплоотвода в сердцевину заготовки. Это приводит к образованию на поверхности закаленных наклонных тонких ребер, имеющих прочную связь с основой и плотно скрепленных друг с другом. Показано, что при закалочном ДР достигаются температуры подрезанного слоя, достаточные для структурно-фазовых превращений в сталях. Установлено, что скорости нагрева составляют более двух миллионов градусов Цельсия в секунду при сверхвысоких степенях и скоростях деформации, сопровождающих процесс ДР. Указанные условия при высоких скоростях охлаждения приводят к образованию  упрочненных структур повышенной твердости и износостойкости. Показана возможность получения закалочных структур с толщиной упрочненного слоя до 1 мм, в том числе, состоящих из чередования наклонных слоев различной твердости, аналогичных по строению с дамасской сталью. Экспоненциального падения твердости по толщине упрочненного слоя, характерного для всех методов поверхностной закалки при ДР не наблюдается. Метод закалочного ДР имеет уникальные возможности воздействия на материал заготовки, соизмеримые со взрывными процессами по плотности мощности, развиваемым давлениям и скоростям нагрева. Образцы, закаленные ДР показали преимущества по износостойкости по сравнению с образцами объемной закалки. Закалка поверхностного слоя детали с использованием метода ДР экономически целесообразна, имеет высокую производительность, низкое энергопотребление  позволяет отказаться от традиционных операций термообработки, требующих дорогостоящего специального оборудования, что в целом подтверждает перспективность развиваемого подхода закалки поверхностного слоя деталей.

деформирующее резание, поверхностная закалка, фазовый переход, твердость, износостойкость, скорость нагрева