Технологические методы повышения качества пружин.doc.zip
УДК 621.795.2
Технологические методы повышения качества пружин
Шиляев С.А., Меджитов Т. Р., Аллаяров С.Р.
Ижевский государственный технический университет
Практика показывает, что во многих случаях пружины, изготовленные по принятой технологии и из качественной проволоки, выдержавшей установленные испытания, в условиях эксплуатации преждевременно теряют упругие свойства или быстро разрушаются, особенно пружины, работающие в динамических условиях. Это свидетельствует о наличии недостатков в технологиях производства пружин и о необходимости разработки способов повышения их несущей способности и постоянства упругих свойств во времени.
Специальные исследования прочности в условиях циклического нагружения и практика эксплуатации машин подтверждают, что состояние поверхностного слоя пружин во многом определяет их долговечность, так как поверхность пружин из-за влияния окружающей среды и несовершенства обработки всегда имеет повреждения и микронеровности, играющие роль концентраторов напряжений. Решающее влияние состояния поверхностного слоя на выносливость пружин объясняется также тем, что в условиях работы их на кручение и изгиб, наибольшие напряжения испытывают именно поверхностные слои.
Для пружин, работающих в условиях больших упругих деформаций, повышение прочности и снижение характеристик пластичности поверхностного слоя способствует резкому повышению их выносливости. Полученные в результате наклепа поверхности остаточные напряжения сжатия, складываясь алгебраически с напряжениями от внешней нагрузки, при достаточной интенсивности наклепа обеспечивают изменение суммарного напряженного состояния в сторону преимущественно сжимающих главных напряжений. [1]
Большое влияние на формирование качества поверхностного слоя детали и, в связи с этим, на их эксплуатационные свойства, оказывает технология производства, а в особенности операции окончательной обработки.
Поэтому в качестве метода окончательной обработки предлагается ленточное шлифование с вращением ленты вокруг детали. Согласно нашим исследованиям, ротационное ленточное шлифование является наиболее перспективным и предпочтительным направлением в области обработки бесконечных не вращающихся деталей ленточным шлифованием.
Предлагаемое устройство разработано на основе схемы одностороннего шлифования свободной ветвью абразивной ленты с вращением ленты вокруг детали и запатентовано [2]. Экспериментальная модель устройства была изготовлена и опробована в лаборатории при кафедре «Автомобили и металлорежущее оборудование» Ижевского государственного технического университета.
Отличительной особенностью устройства ротационного ленточного шлифования является то, что, привод движения абразивной ленты, выполнен в виде шкивов, связанных ременными передачами, а шлифовальная головка установлена с возможностью планетарного движения.
Процессы шлифования характеризуются высокой теплонапряженностью процесса и большими удельными давлениями в зоне резания. Значительные изменения температуры и давления в зоне резания, в свою очередь, вызывают изменение структуры, фазового состояния и, на их основе, изменение физико-механических свойств поверхностных слоев металла. Поэтому изучение физико-механических свойств поверхностного слоя является одним из условий установления оптимальных режимов обработки, обеспечивающих достижение не только высокой производительности, точности и шероховатости, но и способствующих улучшению эксплуатационных свойств деталей.
Структурные и фазовые превращения в поверхностных слоях металлов происходят под действием высоких температур в зоне резания. Наклеп, структурные и фазовые превращения формируют в поверхностных слоях деталей остаточные напряжения. Численное значение и знак напряжений зависят от значения и знака исходных остаточных напряжений, полученных деталью на предшествующих операциях, а также от степени силового и теплового воздействия текущей операции. Остаточные напряжения в поверхностном слое могут создаваться двух видов: сжимающие со знаком минус и растягивающие со знаком плюс. Знак и численное значение остаточных напряжений при шлифовании определяются воздействием теплового и силового факторов, варьируя которые, можно технологическими методами создавать нужные напряжения. Полезность и вредность тех или иных остаточных напряжений в условиях эксплуатации определяются из анализа служебного назначения деталей. В процессах ленточного шлифования заложены широкие возможности варьирования технологическими методами числовых значений и знаков остаточных напряжений. Достигается это путем подбора схем ленточного шлифования, режимов обработки, характеристик ленты, видов и способов подачи СОЖ, размеров и видов рабочей поверхности контактных элементов. [3]
Литература
1. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Эффективность и качество обработки инструментами на гибкой основе. – М.: Машиностроение, 1985. – 88с., ил.
2. Патент № 11503 РФ МКИ 6B24B21/02. Устройство для ленточного шлифования/Свитковский Ф.Ю., Шиляев С.А., Иванова Т.Н.., Сюрсин С.Л., Гальчик А.И. 99107037/20, заявлено 05.04.99, опубликовано 16.10.99, бюллетень № 10.
3. Паньков Л.А., Костин Н.В. Обработка инструментами из шлифовальной
шкурки.– Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1988.–235 с.: ил.
