оценка износостойкости поверхностей трения, сформированных при абразивной обработке

Вестник Брянского государственного технического университета. 2011. № 2(30) УДК 621.179; 621.923 С.Г. Бишутин ОЦЕНКА ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ, СФОРМИРОВАННЫХ ПРИ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ1 Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния технологических режимов финишной абразивной обработки на износостойкость поверхностей из различных конструкционных материалов. Ключевые слова: абразивная обработка, технологические режимы обработки, скорость изнашивания поверхности, износостойкость поверхности. В большинстве случаев поверхности трения при изготовлении деталей формируются в ходе абразивной обработки. Как показали результаты исследований [1-3], условия и режимы абразивной обработки оказывают значительное влияние на износостойкость поверхностей трения. Например, скорость изнашивания таких поверхностей при варьировании режимов обработки может меняться в 1,5 – 3 раза [4]. Это объясняется различиями структурно-фазового состояния материала поверхностного слоя, формируемого в ходе термического и силового воздействий абразивной обработки. Поэтому для достоверного прогнозирования ресурса трибосопряжений необходимо оценивать износостойкость поверхностей трения с учетом влияния условий и режимов финишной абразивной обработки. Износостойкость поверхности может характеризоваться скоростью изнашивания γ. На основании гипотезы Ф. Престона скорость изнашивания приработанной поверхности в произвольной точке контакта можно представить в виде [5]   ckpv , (1) где с – размерный коэффициент, зависящий от условий изнашивания поверхности; k – безразмерный коэффициент износостойкости материала поверхностного слоя детали пары трения; p – давление в контакте; v – скорость скольжения. Такой вид закона изнашивания приработанных поверхностей согласуется с результатами исследований А.С. Проникова, М.М. Хрущева, Д. Арчарда, Д.Г. Эванса, Д.К. Ланкастера и др. Значение k будет определяться состоянием материала поверхностного слоя, зависящим от условий и режимов финишной абразивной обработки. Получим формулу для расчета коэффициента k. Анализ процесса абразивной обработки показал, что существует четыре фактора, характеризующие структурно-фазовое состояние поверхностного слоя:  – скорость деформирования материала в ходе обработки, с-1; az – глубина внедрения вершин абразивных зерен в обрабатываемый материал, м; ρ – радиус скругления вершин абразивных зерен, м; λ – интенсивность контактирования рассматриваемого участка поверхности заготовки с абразивным инструментом, с-1. Эти факторы комплексно характеризуют термическое и силовое воздействия абразивной обработки, формирующие поверхностный слой. Запишем уравнение размерности величины k, полагая, что существует однозначная взаимосвязь между k и  , az, λ, ρ. L0T 0  (T 1 )  (L) (T 1 )  (L)  , (2) 1 Исследования выполнены в рамках АЦВП «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)». 14 Вестник Брянского государственного технического университета. 2011. № 2(30) где T – время; L – длина ; α, β, ,  – постоянные числа. Из уравнения (2) следует, что α = - и β = -. Тогда формулу для k можно представить в виде    k       az    .  Таким образом, величина k в полной мере отражает влияние режимов финишной абразивной обработки на износостойкость поверхности. Расчетные формулы для az,  ,  применительно к условиям абразивного шлифования выглядят следующим образом [6;7]: 2   N    Q ф  0,62