Исследование термомеханических процессов в поверхностном слое стальных деталей после упрочняющей электромеханической обработки

В статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований поверхностных слоев деталей, изготовленных из конструкционных сталей после электромеханического упрочнения.

Установлено, что для электромеханического упрочнения характерно одновременное наличие разнородных структур, неоднородно распределенных в поверхностном слое детали, образованных различной интенсивностью термомеханического воздействия. Чрезвычайно малое время теплового воздействия на поверхностный слой при электромеханическом упрочнении не способствует полному растворению цементита и получению однородного γ-раствора, что может приводить к неполной закалке с включениями цементита. При электромеханическом упрочнении вследствие высокоскоростного нагрева и охлаждения в тонком поверхностном слое формируется мелкозернистая мартенситная структура, а также тончайшая не травящаяся (обычными способами) светлая зона глубиной до 0,1 мм. Светлая зона и основной металл имеют четкую границу, что указывает на существенное различие природы этих структур.

Следовательно, после поверхностной электромеханической обработки наблюдаются значительно меньшие внутренние остаточные напряжения в обрабатываемом поверхностном слое, что подтверждается экспериментально (в данном случае в работе рассматривались напряжения I рода). При этом отдельные микрообъемы поверхностного слоя локальных треков могут подвергаться отпуску, что способствует получению в обработанном слое неоднородной структуры.

1. Альгин В. Б., Блюменштейн В. Ю., Васильев А. С. [и др.]. Технологические и эксплуатационные методы обеспечения качества машин: монография. Минск: Белорусская наука, 2010. 109 c. ISBN 978-985-08-1238-4. EDN: RBAYTX.

2. Киричек А. В. Повышение эффективности упрочняющих технологий // Справочник. Инженерный журнал. 2004. № 3 (84). С. 15–20. EDN: SGEFGP.

3. Мышкин Н. К., Петроковец М. И. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии: монография. Москва: Физматлит, 2007. 368 с. EDN: RXGTLN.

4. Суслов А. Г., Шалыгин М. Г. Технологическое уменьшение времени приработки поверхностей трения // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024. № 3 (153). С. 42–48. EDN: GGOTXO.

5. Сафонов С. В., Смоленцев В. П., Портных А. И. Повышение эксплуатационных характеристик деталей путем модификации поверхностного слоя. Прогрессивные машиностроительные технологии, оборудование и инструменты: монография в 5 т. Москва: Спектр, 2014. Т. 3. С. 365–405. EDN: MAKWRF.

6. Памфилов Е. А., Пилюшина Е. А., Пыриков П. Г., Тяпин С. В. Обеспечение работоспособности соединений гидросистем технологических машин // Системы. Методы. Технологии. 2012. №1 (13). С. 33–38. EDN: PBDLTP.

7. Айзикович С. М., Александров В. М., Аргатов И. И. [и др.]. Механика контактных взаимодействий: монография. Москва: Физматлит, 2001. 670 с. ISBN 5-9221-0154-4. EDN: RIVBHQ.

8. Федоров В. П., Суслов А. Г., Нагоркин М. Н. Технологическое обеспечение физико-механических свойств поверхностного слоя деталей финишной электромеханической обработкой // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 12 (114). С. 22–30. https://doi.org/10.30987/2223-4608-2020-12-22-30. EDN: GNREPK.

9. Федорова Л. В., Федоров С. К., Иванова Ю. С., Ломпас А. М. Технологические основы повышения износостойкости деталей электромеханической поверхностной закалкой // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. № 9 (690). С. 85–92. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2017-9-85-92. EDN: ZEVWNT.

10. Аскинази Б. М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. Москва: Машиностроение, 1989. 140 с.

11. Багмутов В. П., Паршев С. Н., Дудкина Н. Г., Захаров И. Н. Электромеханическая обработка: технологические и физические основы, свойства, реализация: монография. Новосибирск: Наука, 2003. 318 с. ISBN 5-02-031735-7. EDN: SCBBFH.

12. Эдигаров В. Р. Поверхностная фрикционно-электрическая обработка алюминиевых сплавов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2020. № 10 (727). С. 47–53. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2020-10-47-53. EDN: NSUCHY.

13. Эдигаров В. Р., Литау Е. В. Финишная антифрикционная электромеханическая обработка деталей // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2015. № 3 (68). С. 6–15. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2015-3-6-15. EDN: UHTHKV.

14. Яковлев С. А., Жиганов В. И. Комбинированная обработка стальных и чугунных поверхностей изделий // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2002. № 7. C. 71–73. EDN: SNDDED.

15. Эдигаров В. Р., Алимбаева Б. Ш., Анохин С. Ю. Повышение износостойкости поверхностного слоя деталей комбинированной электромеханической обработкой с отпуском // Омский научный вестник. 2020. № 2 (170). С. 10–14. https://doi.org/10.25206/1813-8225-2020-170-10-14. EDN: VOTLCR.

16. Яковлев С. А., Жиганов В. И. Электромеханическая обработка на токарно-винторезных станках // СТИН. 2000. № 6. C. 11–16. EDN: JCEBBX.

17. Надольский В. О., Яковлев С. А., Павлов А. В. Высокопроизводительная трехфазная электромеханическая обработка деталей // Техника в сельском хозяйстве. 2007. № 5. С. 38–40. EDN: IBOTGL.

18. Федоров С. К., Власов М. В., Гаврилов Д. В. Увеличение ресурса оборудования электромеханической поверхностной закалкой // Главный механик. 2021. № 1. С. 10–14. https://doi.org/10.33920/pro-2-2101-01. EDN: WOBBWF.

19. Морозов А. В. Повышение износостойкости тонкостенных втулок при объемном электромеханическом дорновании // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2012. № 2 (88). С. 87–90. EDN: OPVFBN.

20. Багмутов В. П., Дудкина Н. Г., Захаров И. Н. [и др.]. Влияние структуры и свойств поверхностного слоя на усталостную прочность закаленных сталей, упрочненных комбинированной электромеханической обработкой // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2019. Т. 62, № 6. С. 438–445. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-438-445. EDN: JTGVHC.