Сущность и особенности электромеханического способа упрочнения

Annotation: In this article various methods of electromechanical way of hardening of a processed detail are considered.

Электромеханическое упрочнение (ЭМУ) основано на сочетании термического и силового воздействия на поверхностный слой обрабатываемой детали[1]. Сущность этого способа заключается в том, что в процессе обработки через место контакта инструмента с поверхностью обрабатываемой детали проходит ток большой силы и низкого напряжения вследствие чего выступающие гребешки поверхностного слоя обрабатываемой поверхности подвергаются сильному нагреву, под давлением инструмента деформируются и сглаживаются, а поверхностный слой упрочняется. В условиях серийного производства и ремонта деталей основной задачей совершенствования должно явиться повышение производительности процесса и обеспечение высокого качества. Это должно осуществляться путем применения многинструментальных приспособлений, которые во многих случаях позволяют исключить электроконтактное устройство, что особенно важно при упрочнении деталей большой длины, так как при этом обеспечивается стабильность теплообразования по всей длине детали, и, кроме того, экономиться электроэнергия[2].

Особенность электромеханической обработки связана с явлением горячего наклепа. Эта особенность будет проявляться тем интенсивнее, чем выше температура нагрева и давления обработки. Отсюда следует, что при высоких температурах и значительных давлениях электромеханической обработки можно ожидать в светлой зоне поверхностного слоя появление растягивающих остаточных напряжений. Сложность структуры и объемных изменений в поверхностном слое электромеханической обработки зависит от взаимодействия тепловых и силовых факторов.

С точки зрения металловедения, процессы электромеханической обработки можно отнести к особому виду поверхностей получаемых термомеханической обработкой (ТМО). Принципиальное отличие от ТМО состоит в том, что этот процесс, как правило, относится к упрочняюще-отделочной обработке. К особенностям теплообразования и термических процессов следует отнести : наличие двух основных источников теплоты, создаваемых электрическим током и трением ; локальный нагрев, сопровождающийся действием значительных давлений ; термический цикл (нагрев, выдержка и охлаждение) весьма кратковременный и измеряется долями секунды ; высокая скорость охлаждения определяется интенсивным отводом теплоты вовнутрь детали[3].

Эти отличия обусловливают получение особой, мелкодисперсной и твердой структуры поверхностного слоя, обладающими высоким физикохимическими и эксплуатационными свойствами. Принципиальное отличие электромеханического способа восстановления деталей от других способов состоит в том, что в процессе восстановления достигается значительное повышение физикомеханичесикх свойств активного поверхностного слоя детали без дополнительных операций термической обработки.

Принципиальная схема электромеханической обработки заключается в следующем : от сети напряжением 220 ^ 380 В ток проходит через понижающий трансформатор, а затем через место контакта поверхности обрабатываемой детали с инструментом. Сила тока и вторичное напряжение регулируются в зависимости от площади контакта поверхности обрабатываемой детали и инструмента, исходной шероховатости поверхности и качеству поверхностного слоя.

Ходовые винты валов служат для преобразования вращательного движения в поступательно-прямолинейное перемещение с помощью сопряженной с ним гайки различных узлов станка (суппорты, каретки, фартуки и др.). Ходовой винт является одним из звеньев многозвенной размерной цепи, которая обеспечивает точность перемещения суппорта станка, а следовательно, и точность изготовляемой на этом станке детали. Равномерность перемещения узлов оказывает нередко решающее влияние на точность изготовляемой на станке детали, она зависит от ряда факторов. Хордовые винты обладают недостаточной жесткостью, так как обычно их длина во много раз больше диаметра, поэтому при работе возникают деформации ходовых винтов[4].

Существующие способы упрочнения ходовых винтов станков объемной закалкой и закалкой ТВЧ не нашли широкого применения главным образом вследствие того, что они приводят к деформациям длинных деталей и усложняют технологию их изготовления. По этой причине большинство ходовых винтов изготовляют не упрочненными, а их износ имеет абразивный характер и достигает значительных размеров, что приводит к потере точности станка. Так, износ ходовых винтов токарно-винторезных станков

1А62, 1Д62М по среднему диаметру при двухсменной работе достигает 0,5 мм в год.

Для ЭМО ходовых винтов небольших и средних размеров можно применять трансформатор УЭМО, а при упрочнении крупных винтов – более мощный трансформатор. Во всех случаях упрочнение длинных деталей во избежание их излишнего нагрева целесообразно подводить оба конца вторичной обмотки трансформатора к упрочняющему приспособлению.