повышение долговечности деталей пар трения при финишной абразивной обработке

Вестник Брянского государственного технического университета. 2009. № 4 (24) МАШИНОСТРОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ, ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ УДК 621.891; 621.923 С.Г. Бишутин ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПАР ТРЕНИЯ ПРИ ФИНИШНОЙ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ1 Описан методологический подход к выбору рациональных условий и режимов финишной абразивной обработки для повышения долговечности деталей пар трения. Определены основные условия формирования структурно-фазового состояния поверхностных слоев при абразивной обработке. Ключевые слова: долговечность деталей, финишная абразивная обработка, термическое воздействие, силовое воздействие, структурно-фазовое состояние, поверхностный слой. Непрерывно возрастающие требования к качеству выпускаемых машин определяет необходимость повышения их долговечности. Многочисленные исследования показали, что до 70 % выходов из строя машин при их эксплуатации происходит из-за износа деталей пар трения. Значительное влияние на износ деталей оказывает состояние их поверхностных слоев, формируемых преимущественно при финишной абразивной обработке. Поэтому повышение долговечности деталей пар трения на финишных этапах их изготовления является актуальной задачей. Долговечность деталей пар трения определяется интенсивностью изнашивания Ih в установившемся режиме трения (в период нормального износа). Большинство деталей подвергается усталостному износу. В соответствии с теорией фрикционной усталости [1] Ih  hd Аr , n l п Аа (1) где hd – глубина зоны деформации под фактическим пятном контакта; lп – средний размер фактического пятна контакта в направлении скольжения; n – число воздействий, приводящих к отделению деформированного объема материала от поверхности трения; Ar, Аа – соответственно номинальная и фактическая площади контакта поверхностей трения деталей. Анализ уравнения (1) показывает, что наиболее широкий диапазон варьирования в ходе абразивной обработки характерен для величины n. Значение n зависит от микро- и наноструктур поверхностных слоев и напряжений в зонах деформаций под пятнами контакта поверхностей трения. Целенаправленное регулирование микро- и наноструктур поверхностного слоя позволяет значительно повысить износостойкость поверхности [2]: Структурное состояние поверхностных слоев I Отношение hБ Ih 1 Тр+М ФМ+М М+ФМ Б+М 1,2 1,3 1,7 1,9 Исследования выполнены в рамках гранта Президента РФ МД1383.2008.8 для поддержки молодых ученых. 4 Вестник Брянского государственного технического университета. 2009. № 4 (24) Здесь IhБ – интенсивность изнашивания базовой поверхностной структуры (ФМ+ФП); ФМ – феррито-мартенситный слой; ФП – феррито-перлитный слой; Тр – трооститный слой; М – мартенситный слой; Б – бейнитный слой. Для приближенных расчетов величину n в период нормального износа можно определять по уравнению [1] n   о /    , t где σ0 – напряжение разрыва материала поверхностного слоя; σ - действующее амплитудное значение напряжения в поверхностном слое при эксплуатации детали; t – показатель степени кривой фрикционной усталости материала поверхностного слоя. Напряжение разрыва связано с истинным пределом прочности σви зависимостью [3]  о   ви 1  0,014 k . Здесь k – относительное сужение поперечного сечения образца перед его разрывом. Параметры σви, k и t зависят от материала поверхностного слоя и е