Обработка деталей машин методами поверхностного пластического деформирования(ППД)

Номенклатура деталей автомобиля, упрочняемых методами ППД
Методы ППД широко используются в автомобильной промышленности.
На рисунке приведены примеры деталей, упрочняемых с помощью методов ППД

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ППД
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ППД
Статические
Ударные (Динамические)
Обкатывание
Раскатывание
Выглаживание
Поверхностное дорнирование
Упрочняющая чеканка
Ударное раскатывание
Вибрационная обработка
- Вибрационное выглаживание
- Вибрационное накатывание
Дробеструйная обработка
Ультразвуковая обработка выглаживание, чеканка, дробеструйная обработка

СТАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ППД
Выглаживание
Скольжение деформирующего элемента 1 (полусферы, полуцилиндра) по поверхности детали.
Алмазное выглаживание - обработка осуществляется алмазным
инструментом.(См. следующий слайд)
Назначение: обработка тел вращения и плоских поверхностей с HRC≤70
Единич. и серийное производство.
Параметры режима:
FN- усилие прижима,
VR - скорость вращательного движения
VS - скорость поступательного движения (скорость подачи).

АЛМАЗНОЕ ВЫГЛАЖИВАНИЕ
Скольжение деформирующего элемента - алмаза по поверхности детали.
Алмазный инструмент

СТАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ППД
Обкатывание (раскатывание)
Обкатывание - качение деформирующего инструмента (шарика или ролика в обкатнике) по внешней поверхности детали.
Раскатывание - обработка внутренней цилиндрической поверхности;
Заготовки : валы, втулки, плоские поверхности с HRC≤55
Универсальное и специальное оборудование.
Серийное и массовое производство.
Параметры режима
(аналогично выглаживанию):
FN- усилие прижима;
VR ,VS - скорости вращательного и поступательного движений.

СТАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ППД
Калибровка отверстий, дорнование
Поступательное движение инструмента 1 (шарика, дорна) с натягом через обрабатываемое отверстие в детали 2.
Обработка внутренней цилиндрической поверхности деталей типа втулок и труб с целью их упрочнения (HRC≤40)
Спец. протяжное или прессовое оборудование
Серийное и масс. производство
Параметры режима:
VS - скорость подачи
Диаметр инструмента рассчитывают специально для обеспечения заданного натяга

ДИНАМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ППД
Вибрационное обкатывание (выглаживание)
Отличается от обычного обкатывания
или выглаживания тем, что инструменту(1) дополнительно сообщаются вибрации в плоскости касательной к поверхности
обрабатываемого изделия(2).
Особенности метода: Возможно нанесение регулярного микрорельефа.
Единич. и серийное пр-во.
Параметры режима
Дополнительно появляется
Vк – скорость вибраций
Схема вибрационного обкатывания
Схема вибрационного выглаживания

Упрочняющая чеканка
Деформирование обрабатываемой поверхности при возвратно-поступательном низкочастотном движении инструмента нормально к поверхности обрабатываемого изделия.
Частота, частота колебаний f =10…50 Гц
Дополнительный параметр режима:
Амплитуда колебательных смещений или
колебательной скорости -VК .
Упрочнение на глубину 30-40 мкм,
Ra – увеличивается.
Обработка плоских тел и тел вращения.
Ед., серийное и масс. производство
ДИНАМИЧЕСИЕ МЕТОДЫ ППД

Центробежная обработка
плоских поверхностей
тел вращения
Обработка:
HRC ≤ 50 с целью поверхностного упрочнения.
Серийное и массовое производство
Ударное раскатываниео
Обработка внутренней поверхности втулок и труб с HRC≤50.
Ролики получают энергию для ударов от граней опоры.
Цель – упрочнение поверхностного слоя.
Серийное и массовое производство
ДИНАМИЧЕСИЕ МЕТОДЫ ППД

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ МЕТОДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
Обработка -

СХЕМЫ УЗ ППД
СВЯЗАННЫМ И СВОБОДНЫМ ДЕФОРМИРУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
1 - обрабатываемая деталь;
2 - ультразвуковая колебательная система;
3 - деформирующий элемент
СВЯЗАННЫМ ЭЛЕМЕНТОМ
СВОБОДНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ
Ультразвуковая упрочняющая обработка внешней поверхности тел вращения на токарном станке
Параметры режима FN =140…250 Н, Am=10…15 мкм.
Характеристики обработки Rz=0,13…0,2 мкм H=4000…11000 МПа

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ
Ультразвуковая упрочняющая обработка плоской поверхности на фрезерном станке

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНСТРУМЕНТ
Ультразвуковой инструмент для обработки внешней поверхности на токарных и фрезерных станках
Ультразвуковой инструмент для обработки внутренней поверхности тел вращения на токарном станке с минимальным диаметром 60 мм и максимальной глубиной прохода 240 мм

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ
Сталь 40Х
Дюраль
Бронза
Нержавеющая сталь
- микротвердость поверхности, в зависимости от исходной и вида обрабатываемого металла, возрастает на 30 - 300%;
шероховатость снижается с 20 до 0,32 – 0,05 мкм;
возможность обработки термически обработанных и сырых сталей, чугунов, цветных и нержавеющих металлов и сплавов;
- толщина наклепа до 0,1 мм;
- предел контактной выносливости повышается на 10 - 20%;
повышается коррозионная устойчивость обработанной поверхности.
- регулярный микрорельеф повышает свойство удержания обработанной поверхностью масел и смазок;

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ППД
МНОГОЭЛЕМЕНТНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ СВАРНЫХ ШВОВ
Ультразвуковой технологический комплекс ШМЕЛЬ 1 для упрочнения сварных швов
Рабочий узел
многоэлементного инструмента :
1 – волновод; 2 – обойма;
3 – деформирующие элементы
Рабочий момент упрочнения
сварного шва

Дробеструйная вибрационная обработка
Дробеструйная обработка
ДИНАМИЧЕСИЕ МЕТОДЫ ППД
Ударное пластическое деформирование рабочими телами 1 (дробью) поверхности детали 2 при вибрации детали и окружающей ее оболочки 3.
Назначение: Обработка деталей сложной конфигурации с HRC≤55. Серийное и массовое производство.
1
2
Схема дробеструйной обработки.1 –дробемет,2 –обрабатываемое изделие
Источником кинетической энергии
рабочего тела может быть струя газа, жидкости или вращающегося ротора.
Назначение: обработка поверхностей различной конфигурации с HRC≤55.
Серийное и массовое производство.
Ультразвуковая дробеструйная обработка
1 – деталь; 2 – деформирующие элементы; 3 – излучатель; 4 – ультразвуковой преобразователь; 5 – генератор
Схема аналогична дробеструйной
вибрационной обработке. Источник энергии - ультразвуковые колебания оболочки-3
Назначение: обработка деталей сложной конфигурации(лопатки турбин авиационных двигателей)

ДРОБЕСТРУЙНАЯ ОБРАБОТКА
Обрабатывающий центр для дробеструйной обработки
Дробеструйная обработка
зубчатого колеса