Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. — М.: Машиностроение, 1987. - 328 с.
Приведены основные данные о методах ППД. применяемых инструментах, оснастке и оборудовании, об эксплуатационных свойствах деталей, обработанных ППД. Даны практические рекомендации по эффективному использованию различных методов на основе анализа особенностей, преимуществ и недостатков каждого метода, а также рекомендации по выбору оптимальных параметров обработки.
Справочник предназначен для инженерно-технических работников машиностроительных и приборостроительных предприятий.
КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ ППД.
В соответствии с ГОСТ 18296—72 методы ППД подразделяют на статические и ударные. При статических методах обработки инструмент, рабочие тела или среда воздействуют на обрабатываемую поверхность с определенной постоянной силой , происходит плавное перемещение очагов (очага) воздействия, которые последовательно проходят всю поверхность, подлежащую обработке. При этом инерционные силы не оказывают существенного влияния на ППД. К таким методам относятся различные виды выглаживания и накатывания, а также метод однократного обжатия обрабатываемой поверхности без перемещения очагов воздействия. При ударных методах инструмент, рабочие тела или среда многократно воздействуют на всю обрабатываемую поверхность или на ее часть, при этом сила воздействия в каждом цикле изменяется от нуля или от некоторого значения до максимума, а в случае локального ударного воздействия очаг деформирования может (как и в статических методах) последовательно и равномерно проходить всю обрабатываемую поверхность.
В состав общих требований (ГОСТ 20299—74) входят восемь групп: требования к обрабатываемым изделиям, технологическим процессам обработки ППД, оборудованию, оснастке, аппаратуре и инструменту, основным технологическим материалам, обрабатываемым изделиям, контролю обработки, технологическим процессам следующей за ППД обработки и сборки изделий, технике безопасности и производственной санитарии при обработке ППД.
Наряду с обеспечением высокого качества поверхности ППД во многих случаях позволяет механизировать ручной труд и повысить производительность на окончательных операциях. Необходимо также учитывать следующие особенности методов ППД: подавляющее большинство методов не повышает геометрической точности поверхности, обычно сохраняется точность, достигнутая на предшествующей операции; в связи с созданием полезных сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое при обработке тонкостенных и неравножестких деталей (толщиной 3—5 мм) может происходить деформация поверхности 5—10 мкм и более; в связи с пластическим течением металла при использовании некоторых методов обработки ППД на кромках обрабатываемых поверхностей образуются равномерные наплывы металла толщиной 0,03—0,3 мм.
ЯВЛЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ ППД.
Поверхностный слой при обработке деталей ППД формируется в результате сложных взаимосвязанных явлений, происходящих в очаге деформирования и прилегающих к нему зонах: многократных упругих и пластических деформаций, изменения прочностных и пластических свойств деформируемого металла, трения и тепловых процессов, изменения микро- и макроструктуры, микрогеометрии самой поверхности и др. Основные параметры ППД следующие: упругая и пластическая деформации в очаге деформирования, площадь контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью, сила воздействия.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И ОБЛАСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ППД.
Обрабатывают ППД наиболее тяжело нагруженные детали машин и механизмов, от работоспособности которых зависят надежность и долговечность изделий в целом. Из тысяч наименований деталей в машине обычно несколько десятков или несколько штук деталей необходимо упрочнять этими методами. Основные детали можно сгруппировать следующим образом: детали, работающие в условиях знакопеременных нагрузок, вызывающих усталостные разрушения (торсионы, силовые болты, балансиры, вилки, лопатки, коленчатые и кулачковые валы, крыльчатки, шатуны, шестерни, лонжероны, лопасти, пружины, полуоси, диски); детали, работающие в условиях высоких скоростей относительно перемещения и больших давлений с минимальными зазорами при обедненном смазочном материале, что приводит к схватыванию металла (распределители, поршни, шатуны со сферическими головками, поршневые кольца, золотники, плунжеры, шпиндели); детали, работающие в условиях абразивного изнашивания (пальцы трака, диффузоры, крыльчатки, тормозные диски и барабаны, колеса, опорные ролики, рабочие детали сельскохозяйственных, землеройных и других машин); детали, работающие в условиях окислительного изнашивания (шейки коленчатых валов, цилиндры, подшипники скольжения); детали манжетных уплотнений, к герметичности и износостойкости которых предъявляются высокие требования (валы, втулки, оси, штоки).
Кроме того, методами ППД эффективно упрочняют детали, подвергаемые коррозионно-усталостному воздействию, фреттинг.
В зависимости от размеров, конфигурации, материала детали, назначения обработки, серийности производства и других факторов в каждом конкретном случае выбирают наиболее оптимальный метод ППД. Во многих случаях целесообразно применять накатывание (раскатывание, обкатывание), алмазное выглаживание, виброударную обработку и обработку дробью, а также вибрационное обкатывание (вибровыглаживание). Эти методы универсальны, они дополняют друг друга и в комплексе обеспечивают упрочнение самых разнообразных деталей.
Цилиндрические, конические и другие наружные и внутренние поверхности правильной геометрической формы твердостью НЕС 45—50 эффективно обрабатывать накатыванием роликовым или шариковым инструментом, а поверхности твердостью НЯС 50 методом алмазного выглаживания. Алмазное выглаживание по сравнению с накатыванием имеет существенно меньшую производительность, однако обладает большей универсальностью и позволяет обрабатывать маложесткие и неравножесткие детали, так как давление при алмазном выглаживании 100—200 Н, в то время как при накатывании оно составляет 10—100 кН.
Накатывание, вибрационное выглаживание и алмазное выглаживание выполняют обычно на универсальных металлорежущих станках с помощью несложных устройств, а объемную виброударную обработку и обработку дробью — на специальных вибромашинах и установках.