Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала
Изложены результаты исследований по накатыванию титановых сплавов шарами из алмазного композиционного термоустойчивого материала (АКТМ), а также представлены технологические рекомендации по их обработке накатыванием. Викладено результати досліджень з накочування титанових сплавів кулями з алмазного...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2011
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69424 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала / С.Е. Шейкин, Д.В. Ефросинин, И.Ю. Ростоцкий // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 1. — С. 134-139. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860170296029347840 |
|---|---|
| author | Шейкин, С.Е. Ефросинин, Д.В. Ростоцкий, И.Ю. |
| author_facet | Шейкин, С.Е. Ефросинин, Д.В. Ростоцкий, И.Ю. |
| citation_txt | Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала / С.Е. Шейкин, Д.В. Ефросинин, И.Ю. Ростоцкий // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 1. — С. 134-139. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Изложены результаты исследований по накатыванию титановых сплавов шарами из алмазного композиционного термоустойчивого материала (АКТМ), а также представлены технологические рекомендации по их обработке накатыванием.
Викладено результати досліджень з накочування титанових сплавів кулями з алмазного композиційного термостійкого матеріалу (АКТМ), а також представлено технологічні рекомендації з їхньої обробки накочуванням.
Results of researches on roll burnishing the titanium alloys by spheres made of diamond composite heat-resistant material (DCRM) are described, the technological recommendations on machining by roll burnishing are also submitted.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:58:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
© С.Е. Шейкин, Д.В. Ефросинин, И.Ю. Ростоцкий, 2011
PACS: 81.40.Ef
С.Е. Шейкин, Д.В. Ефросинин, И.Ю. Ростоцкий
ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ
ПРИ НАКАТЫВАНИИ СПЛАВОВ ВТ1-0 И ВТ22 ИНСТРУМЕНТОМ
ИЗ АЛМАЗНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО ТЕРМОСТОЙКОГО МАТЕРИАЛА
Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля НАН Украины
ул. Автозаводская, 2, г. Киев, 04074, Украина
Изложены результаты исследований по накатыванию титановых сплавов шарами
из алмазного композиционного термоустойчивого материала (АКТМ), а также
представлены технологические рекомендации по их обработке накатыванием.
Ключевые слова: холодное поверхностное пластическое деформирование, титан,
микротвeрдость, шероховатость, алмазный композиционный термостойкий материал
При изготовлении деталей машин методы холодного поверхностного пласти-
ческого деформирования (ХППД) позволяют получить комплекс свойств, кото-
рые существенно повышают их эксплуатационные характеристики. Однако при-
менение этих методов для обработки титановых сплавов сдерживается их повы-
шенной склонностью к схватыванию с инструментальными материалами [1].
В данном случае возможно использование лишь методов ХППД, в которых
трение скольжения сведено к минимуму, например накатывания роликами и ша-
рами [2,3]. Предпочтительным является накатывание шарами ввиду более низ-
кой степени трения скольжения и, как следствие, меньшей вероятности брака.
В [2–4] изучена обрабатываемость деталей из титановых сплавов накаты-
ванием шарами и роликами из закаленной стали. При этом стойкость инст-
рументов не исследовалась.
Эксперименты, проведенные в ИСМ НАН Украины [5] при усилии при-
жима Py = 400 N, скорости V = 0.075 m/s и подаче S = 0.14 mm/rev, показали,
что на шаре из стали ШХ15 ∅ 0.005 m после прохождения 2000 m по обра-
батываемой поверхности детали из сплава ВТ1-0 появляются очаги разру-
шения. Последнее может быть причиной увеличения шероховатости обраба-
тываемой поверхности и брака при накатке длинномерных изделий.
Вследствие этого задача создания инструментов из сверхтвердых материалов
для ХППД деталей из титановых сплавов является чрезвычайно актуальной.
В экспериментах использовали рабочий элемент накатника в виде шара
∅ 0.005 m из АКТМ (рис. 1). Спекание заготовки шара и последующую ее
механическую обработку производили по технологии, разработанной в ИСМ
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
135
НАН Украины [5–8]. Шероховатость поверхности
готового изделия составила Rа = 0.16 μm.
Испытания инструмента проводили при накаты-
вании упругим накатником отожженных заготовок
из сплавов ВТ1-0 (НВ 160) и ВТ22 (НВ 330) при ско-
рости V = 0.075 m/s. Исходная шероховатость обра-
батываемой поверхности заготовки составляла Ra =
= 7 μm, диаметр – 0.036 m. В качестве технологической
смазки использовали масло индустриальное 20 [4].
Шероховатость поверхности измеряли на при-
боре Talysurf 5М-120, микротвердость – на прибо-
ре ПМТ-3.
При анализе экспериментальных данных с целью уменьшения разброса и
большей наглядности графических зависимостей использовали относитель-
ную шероховатость поверхности Ra/Ra0, где Ra – шероховатость поверхно-
сти после накатывания, Ra0 – исходная шероховатость.
На рис. 2 в полулогарифмических координатах представлены зависимо-
сти Ra/Ra0, полученные при накатывании деталей из сплавов ВТ1-0 и ВТ22
при использовании шаров из стали и АКТМ, от количества проходов.
Рис. 2. Зависимость Ra/Ra0 от количества циклов n накатки деталей из сплавов
ВТ1-0 (а–г) и ВТ22 (д–ж) с использованием шаров из АКТМ (- - -) при различных
подачах S, mm/rev: а, д – 0.07, б, е – 0.14, в – 0.11, г – 0.28 и при различных усилиях
прижима Ру, N: ♦ – 50, ■ – 100, ▲ – 150, ◊ – 200, ● – 300, □ – 400, △ – 600, ○ – 800; на
изображении ж: Ру = 600 N, S = 0.21 (■) и 0.28 (♦) mm/rev. Для сравнения показаны
зависимости при использовании шара из стали (–––) при тех же подачах и Ру = 600 N
Рис. 1. Сферическое из-
делие из АКТМ
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
136
Из приведенных данных видно, что наименьших величин Ra/Ra0 достига-
ет при обработке с минимальной подачей из исследованного диапазона зна-
чений при прочих одинаковых условиях. При этом значения шероховатости
для сплава ВТ22 больше, что объясняется его меньшей пластичностью.
При обработке деталей из сплавов как ВТ1-0, так и ВТ22 разницу в зна-
чениях Ra/Ra0, полученных при использовании шаров из стали и АКТМ,
можно объяснить различием в величине шероховатости шаров. Так, для ша-
ра из стали Ra = 0.08 μm, из АКТМ – Ra = 0.16 μm.
На рис. 3 приведены зависимости Ra/Ra0 от усилий прижима Py после
трех циклов накатывания деталей из сплавов ВТ1-0 и ВТ22 при подачах S =
= 0.07 и 0.14 mm/rev. Характер изменения величин Ra/Ra0 в зависимости от
подачи после трех проходов с усилием прижима инструмента Ру = 400 и 600 N
при накатывании деталей из исследуемых сплавов показан на рис. 4.
а б
Рис. 3. Зависимость Ra/Ra0 от усилия прижима Py (а, б) при подачах S = 0.07 (♦) и
0.14 (■) mm/rev после трех проходов при накатывании деталей из сплавов ВТ1-0 (а)
и ВТ22 (б)
а б
Рис. 4. Зависимость Ra/Ra0 от подачи после трех проходов с усилием прижима Py =
= 400 (а) и 600 (б) N при накатывании деталей из сплавов ВТ1-0 (а) и ВТ22 (б)
Видно, что при подачах S = 0.07–0.14 mm/rev применение усилий прижи-
ма Ру > 200 N практически не приводит к снижению значения Ra, а с ростом
S шероховатость увеличивается.
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
137
Распределение микротвердости в поверхностном слое деталей из сплавов
ВТ1-0 и ВТ22 после накатывания шаром из АКТМ по различным техноло-
гическим режимам приведено на рис. 5. Как видим, для сплава ВТ1-0 можно
получить увеличение поверхностной микротвердости (HV/HV0) в 1.6 раза и
глубину слоя деформационного упрочнения h до 400 μm, а для сплава ВТ22 –
HV/HV0 = 1.1 и h до 100 μm.
Исследования стойкости инструмента из АКТМ, проведенные по тем же
технологическим режимам, что и стального инструмента [5], показали от-
сутствие признаков износа после прохождения пути в 10000 m по обрабаты-
ваемой поверхности детали из сплава ВТ1-0 (рис. 6).
а б
Рис. 5. Распределение микротвердости в поверхностном слое деталей из ВТ1-0 (а)
и ВТ22 (б) после накатывания по различным технологическим режимам: а: ▲ – S =
= 0.07 mm/rev, Py = 400 N, n = 5; ■ – S = 0.14 mm/rev, Py = 600 N, n = 3; ♦ – S =
= 0.28 mm/rev, Py = 600 N, n = 5; б: ♦ – S = 0.07 mm/rev, Py = 600 N, n = 5; ■ – S =
= 0.14 mm/rev, Py = 600 N, n = 3; ▲ – S = 0.28 mm/rev, Py = 600 N, n = 5
а б
Рис. 6. Поверхность инструмента из АКТМ: а – исходная, б – после накатывания
(10000 m)
Выводы
При накатывании деталей из сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из
АКТМ ∅ 0.005 m можно отметить следующие закономерности.
100 μm 100 μm
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
138
1. При исходной шероховатости обрабатываемой поверхности Ra0 = 5–7 μm
можно получить шероховатость Ra = 0.15 μm для сплава ВТ1-0 и 0.25 μm –
для ВТ22.
2. В исследованном диапазоне технологических режимов минимальные
значения шероховатости достигаются после трех проходов. Увеличение ко-
личества проходов приводит к росту значений шероховатости вследствие
перенаклепа и шелушения.
3. При накатывании деталей из сплава ВТ1-0 с подачей менее 0.14 mm/rev
изменение силы прижима инструмента в диапазоне 200–600 N на величину
шероховатости практически не влияет. Для сплава ВТ22 этот диапазон со-
ставляет 300–600 N.
4. При накатывании деталей из сплавов ВТ1-0 и ВТ22 возможно повыше-
ние поверхностной микротвердости HV/HV0 соответственно в 1.6 и 1.1 раза
и глубины упрочненного слоя – соответственно до 400 и 100 μm. При этом:
– с увеличением подачи поверхностная микротвердость уменьшается;
– количество проходов на глубину упрочненного слоя практически не
влияет;
– с ростом силы прижима инструмента микротвердость поверхностного
слоя и глубина слоя деформационного упрочнения увеличиваются.
5. При накатывании титановых сплавов стойкость рабочего элемента из
АКТМ превышает этот показатель для стального элемента как минимум в 5 раз.
1. Л.А. Хворостухин, С.В. Шишкин, И.П. Ковалев, Р.А. Ишмаков, Повышение не-
сущей способности деталей машин поверхностным упрочнением, Машино-
строение, Москва (1988).
2. В.М. Смелянский, Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим
деформированием, Машиностроение, Москва (2002).
3. В.А. Горохов, Чистовая обработка титановых сплавов, Машиностроение, Моск-
ва (1975).
4. Д.Д. Папшев, Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластиче-
ским деформированием, Машиностроение, Москва (1978).
5. О.А. Розенберг, С.Е. Шейкин, А.А. Шульженко, А.А. Шепелев, В.Г. Гаргин, И.Ю. Рос-
тоцкий, Д.В. Ефросинин, Н.А. Русинова, в сб.: Породоразрушающий и металло-
обрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и при-
менения № 12, 443 (2009).
6. Патент 36041, МПК (2009) с22с 26/00, Спосіб виготовлення виробів з компо-
зиційного матеріалу на основі алмазу, О.О. Шульженко, О.О. Розенберг, В.Г. Гаргін,
Н.О. Русинова, U 2008 06406, Заяв. 14.05.08, Бюл. № 7 (2008).
7. Н.В. Новиков, А.А. Шепелев, Л.П. Стафецкий, В.И. Румянцев, Інструментальний
світ № 2–3(38–39), 48 (2008).
8. А.А. Шепелев, В.Г. Сороченко, А.А. Шепелев (мл.), Інструментальний світ № 4(40),
8 (2008).
Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 1
139
С.Є. Шейкін, Д.В. Єфросинін, І.Ю. Ростоцький
ЗМІНА СТАНУ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ ПІД ЧАС НАКАТУВАННЯ
СПЛАВІВ ВТ1-0 І ВТ22 ІНСТРУМЕНТОМ З АЛМАЗНОГО
КОМПОЗИЦІЙНОГО ТЕРМОСТІЙКОГО МАТЕРІАЛУ
Викладено результати досліджень з накочування титанових сплавів кулями з ал-
мазного композиційного термостійкого матеріалу (АКТМ), а також представлено
технологічні рекомендації з їхньої обробки накочуванням.
Ключові слова: холодне поверхневе пластичне деформування, титан, мікротвер-
дість, шорсткість, алмазний композиційний термостійкий матеріал
S.E. Sheykin, D.V. Iefrosinin, I.Yu. Rostockiy
CHANGES IN THE STATE OF SURFACE LAYER DURING BURNISHING
TITANIUM ALLOYS ВТ1-0 AND ВТ22 BY INSTRUMENT
MADE OF DIAMOND COMPOSITE HEAT-RESISTANT MATERIAL
Results of researches on roll burnishing the titanium alloys by spheres made of diamond
composite heat-resistant material (DCRM) are described, the technological recommenda-
tions on machining by roll burnishing are also submitted.
Keywords: cold surface plastic deformation, titanium, microhardness, roughness,
diamond composite heat-resistant material
Fig. 1. Spherical product made of DCRM
Fig. 2. Dependence of Ra/Ra0 on the amount of cycles n of roll burnishing the parts made
of alloys ВТ1-0 (а–г) and ВТ22 (д, ж) by DCRM-spheres (⎯) for different feed
velocities, mm/rev: а, д – 0.07, б, е – 0.14, в – 0.11, г – 0.28 and different pressing forces
Py, N: ♦ – 50, ■ – 100, ▲ – 150, ◊ – 200, ● – 300, □ – 400, △ – 600, ○ – 800; ж: Ру =
= 600 N, S = 0.21 (■) и 0.28 (♦) mm/rev. Dependences for the case of steel sphere (---)
for the same feed velocities and Ру = 600 N are shown for comparison
Fig. 3. Dependence of Ra/Ra0 on pressing force Py (а, б) for feeds S = 0.07 (♦) and 0.14
mm/rev (■) after three passes under roll burnishing the parts made of alloys BT1-0 (a)
and RT22 (б)
Fig. 4. Dependence of Ra/Ra0 on feeding after three passes with pressing force Py = 400
(a) and 600 N (б) under roll burnishing the parts made of alloys BT1-0 (a) and BT22 (б)
Fig. 5. Microhardness distribution in surface layer of parts made of BT1-0 (a) and BT22
(б) after roll burnishing by different technological modes: а: ▲ – S = 0.07 mm/rev, Py =
= 400 N, n = 5; ■ – S = 0.14 mm/rev, Py = 600 N, n = 3; ♦ – S = 0.28 mm/rev, Py = 600
N, n = 5; б: ♦ – S = 0.07 mm/rev, Py = 600 N, n = 5; ■ – S = 0.14 mm/rev, Py = 600 N, n
= 3; ▲ – S = 0.28 mm/rev, Py = 600 N, n = 5
Fig. 6. Surface of DCRM-tool: a – original, б – after roll burnishing (10000 m)
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69424 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:58:23Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шейкин, С.Е. Ефросинин, Д.В. Ростоцкий, И.Ю. 2014-10-12T19:08:36Z 2014-10-12T19:08:36Z 2011 Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала / С.Е. Шейкин, Д.В. Ефросинин, И.Ю. Ростоцкий // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 1. — С. 134-139. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.40.Ef https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69424 Изложены результаты исследований по накатыванию титановых сплавов шарами из алмазного композиционного термоустойчивого материала (АКТМ), а также представлены технологические рекомендации по их обработке накатыванием. Викладено результати досліджень з накочування титанових сплавів кулями з алмазного композиційного термостійкого матеріалу (АКТМ), а також представлено технологічні рекомендації з їхньої обробки накочуванням. Results of researches on roll burnishing the titanium alloys by spheres made of diamond composite heat-resistant material (DCRM) are described, the technological recommendations on machining by roll burnishing are also submitted. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала Зміна стану поверхневого шару під час накатування сплавів ВТ1-0 і ВТ22 інструментом з алмазного композиційного термостійкого матеріалу Changes in the state of surface layer during burnishing titanium alloys ВТ1-0 and ВТ22 by instrument made of diamond composite heat-resistant material Article published earlier |
| spellingShingle | Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала Шейкин, С.Е. Ефросинин, Д.В. Ростоцкий, И.Ю. |
| title | Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала |
| title_alt | Зміна стану поверхневого шару під час накатування сплавів ВТ1-0 і ВТ22 інструментом з алмазного композиційного термостійкого матеріалу Changes in the state of surface layer during burnishing titanium alloys ВТ1-0 and ВТ22 by instrument made of diamond composite heat-resistant material |
| title_full | Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала |
| title_fullStr | Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала |
| title_full_unstemmed | Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала |
| title_short | Изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов ВТ1-0 и ВТ22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала |
| title_sort | изменение состояния поверхностного слоя при накатывании сплавов вт1-0 и вт22 инструментом из алмазного композиционного термостойкого материала |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69424 |
| work_keys_str_mv | AT šeikinse izmeneniesostoâniâpoverhnostnogosloâprinakatyvaniisplavovvt10ivt22instrumentomizalmaznogokompozicionnogotermostoikogomateriala AT efrosinindv izmeneniesostoâniâpoverhnostnogosloâprinakatyvaniisplavovvt10ivt22instrumentomizalmaznogokompozicionnogotermostoikogomateriala AT rostockiiiû izmeneniesostoâniâpoverhnostnogosloâprinakatyvaniisplavovvt10ivt22instrumentomizalmaznogokompozicionnogotermostoikogomateriala AT šeikinse zmínastanupoverhnevogošarupídčasnakatuvannâsplavívvt10ívt22ínstrumentomzalmaznogokompozicíinogotermostíikogomateríalu AT efrosinindv zmínastanupoverhnevogošarupídčasnakatuvannâsplavívvt10ívt22ínstrumentomzalmaznogokompozicíinogotermostíikogomateríalu AT rostockiiiû zmínastanupoverhnevogošarupídčasnakatuvannâsplavívvt10ívt22ínstrumentomzalmaznogokompozicíinogotermostíikogomateríalu AT šeikinse changesinthestateofsurfacelayerduringburnishingtitaniumalloysvt10andvt22byinstrumentmadeofdiamondcompositeheatresistantmaterial AT efrosinindv changesinthestateofsurfacelayerduringburnishingtitaniumalloysvt10andvt22byinstrumentmadeofdiamondcompositeheatresistantmaterial AT rostockiiiû changesinthestateofsurfacelayerduringburnishingtitaniumalloysvt10andvt22byinstrumentmadeofdiamondcompositeheatresistantmaterial |