В статье рассмотрены вопросы математической зависимости между критерием качества поверхностного слоя – микротвердостью стали У7, обработанной алмазно–искровым шлифованием (АИШ) и технологическими параметрами АИШ.The article suggests thequestions of mathematical dependence between quality in particular micro–hardness of surface of ball–bearing steel У7 by diamond–spark–grinding (DSG) and technological parameters of DSG

Шевченко, Светлана Михайловна

eNTUKhPIIR Electronic National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"; Institutional Repository

 188 УДК 621.91  С.М. ШЕВЧЕНКО, ассистент, НТУ «ХПИ»  УРАВНЕНИЕ РЕГРЕССИИ ДЛЯ МИКРОТВЕРДОСТИ  УПРОЧНЕННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ СТАЛИ   ПРИ АЛМАЗНО-ИСКРОВОМ ШЛИФОВАНИИ  У статті розглянуті питання математичної залежністю між критерієм якості поверхневого шару –мікротвердістю сталі У7, що оброблена алмазно-іскровим шліфуванням (АІШ) та параметрами АІШ.  В статье рассмотрены вопросы математической зависимости между критерием качества поверх-ностного слоя – микротвердостью стали У7, обработанной алмазно-искровым шлифованием (АИШ) и технологическими параметрами АИШ.  The article suggests the questions of mathematical dependence between quality in particular micro-hardness of surface of ball-bearing steel У7 by diamond-spark-grinding (DSG) and technological pa-rameters of DSG.  Вступление. Значительного улучшения качества машин, повышения их долговечности и большой экономии металла в машиностроении можно дос-тичь внедрением в производство прогрессивной технологии механической обработки конструкционных материалов и их поверхностного упрочнения. По прогнозам специалистов по машиностроению на ближайшие годы, ком-бинированные методы, совмещающие процессы пластической деформации с фазовыми превращениями, будут основными при производстве высокопроч-ных металлических материалов [1, 2]. Благодаря процессам, протекающим на поверхности металла при алмазно–искровом шлифовании (АИШ), данный метод можно с уверенностью отнести к комбинированным методам обработ-ки деталей машин. Исследование инновации поверхностного слоя стали в процессе техно-логии АИШ представляет научный и практический интерес, так как АИШ является ресурсосберегающим и экологически чистым процессом и позволя-ет во многих случаях заменить традиционную термическую и химико-термическую обработку, при которых используются токсичные среды, ока-зывающие вредное влияние на здоровье человека.  Анализ последних исследований. Сущность отделочно-упрочняющей обработки АИШ состоит в создании в процессе шлифования такого теплона-пряженного состояния, которое вызывает в поверхностном слое структурные превращения (вторичную закалку), так называемый «белый слой» (БС) или гарденит (рис.1), обладающий, как известно, рядом ценных свойств: высокой твердостью, прочностью, слабой травимостью (коррозионостойкостью) [3].  Для образования БС необходим высокотемпературный локальный на-грев и значительное удельное давление в зоне шлифования и быстрого охла- 189 Рисунок 1 – Микроструктура  упрочненного АИШ  поверхностного слоя  (увеличение х360). Рисунок 2 – Схема внешнего  круглого АИШ в центрах. ждения за счет отвода тепла в глубину изделия и за счет действия  смазы-вающе-охлаждающей жидкости.  Температура и давления в зоне обработки зависят от технологических параметров АИШ; следовательно, изменяя соответствующим образом техно-логические параметры АИШ можно управлять температурно-силовыми ус-ловиями. Как видно из схемы, представленной на рис. 2, имеются три основных параметра круглого наружного АИШ – это глубина шлифования ,t мм , продольная подача , /прS мм мин  и скорость вращения детали , /дV мм мин . Экспериментальные исследования по-казали, что одним из наиболее информативных критериев качества поверхностного слоя обработанной детали является микротвердость, которая для стали У7 в исходном состоянии после закалки, низкого отпуска и последую-щего АИШ составляет 8400 – 12060 МПа. Исследования влияния АИШ на параметры качества поверхностного слоя стальных образцов показали, что одним из важнейших параметров, влияющих на упрочнение – это глубина шлифования  t, мм [4], которая задает величину силы тока, следовательно, температуру нагрева поверхност-ного слоя стали и определяет уровень упрочнения (рис. 3).   Постановка задачи. В связи с тем, что АИШ – это многофакторный ме-тод обработки, возникает необходимость установить математическую зави-симость между параметрами режимов АИШ и микротвердостью обработан-ной поверхности (Н, МПа).   190 Рисунок 3 – Влияние глубины шлифования  на упрочнение углеродистых сталей 45, У7, У12 в процессе АИШ. Метод разработки модели. Для установления влияния на микротвер-дость поверхностного слоя стали У7 трёх параметров АИШ:   глубины шлифования t   0,035 ÷ 0,07 мм,   продольной подачи прS   1300 ÷ 1600 , /мм мин  и   скорости заготовки дV  10 ÷ 20 /мм мин   был применен метод многофакторного планирования эксперимента (МПЭ) типа 33 . При этом форма связи между рассматриваемыми параметрами была принята такой: поп дH C t S V       .                                         (1) Прологарифмировав зависимость (1), привели её к виду: ln ln ln ln lnпоп дH C t S V                               (2) или                             1 2 3 4y x x a x b x c      ,                                         (3) где   lny H  – измеряемый параметр (микротвердость) в логарифмических координатах; 1 2 3 4, , ,x x x x  – значения коэффициентов; , ,a b c  – логарифмы составляющих. Задача заключается в экспериментальном получении коэффициентов уравнения (2). Решение проводилось с помощью системы  MATLAB [5, 6, 7]. При составлении плана эксперимента исходим из того, что при МПЭ для каждой переменной выбираем определенное число уровней. В нашем случае для значений глубины шлифования, поперечной подачи и скорости вращения 6 7 5 01 4 8 0 06 3 0 08 4 0 01 2 0 6 01 3 7 0 002 0 0 04 0 0 06 0 0 08 0 0 01 0 0 0 01 2 0 0 01 4 0 0 01 6 0 0 00 ,0 3 5 0 ,0 7Гл уб и на  ш л и ф о в а ни я t, м мМикротвердость упрочненного слоя Н, МПа 191 детали выбраны три уровня: верхний, средний и нижний.   Результаты моделирования. На рис. 4 представлены результаты экспе-риментальных (○) и расчетных (□) значений микротвердости в зависимости от заданных параметров АИШ.     Рисунок 4 – Экспериментальные и рассчитанные значения микротвердости  поверхностного слоя стали У7  в процессе АИШ  Полученная зависимость величины микротвердости от основных пара-метров АИШ имеет вид: 0,05759 0,11772 0,36624451, 217 поп дH t S V    .  Вывод. Посредством МПЭ и аппаратом MATLAB выведена формула, с помощью которой можно определить уровень упрочнения поверхностного слоя стали в зависимости от технологических параметров АИШ. Полученные результаты могут быть использованы при АИШ сталей первой группы обра-батываемости [8].  Список литературы: 1. Дьяченко С.С. Физические основы прочности и пластичности металлов. – Х.: ХНАДУ, 2003. – 226 с. 2. Багмутов В.П., Паршев С.Н., Дудкина Н.Г., Захаров И.Н. Элек-тромеханическая обработка. – Новосибирск: «Наука», 2003. – 317 с. 3. Бабей Ю.И. Физические основы импульсного упрочнения стали и чугуна. – К: Наукова думка, 1988. – 237 с. 4. Фукс М.Я., Беззубенко Н.К., Свердлова Б.Н. Состояние поверхностного слоя материалов после алмазной и эльборовой обработки. – К: Вища школа, 1979. – 160 с. 5. Потемкин В. Система инженерных и научных расчетов MATLAB 5.х (в 2-х томах). – Диалог-МИФИ. – 1999. 6. Колупав И. Н.,  Шип-кова И. Г. Количественная обработка цифровых изображений микроструктур (система МatLab). – Харьков: НТУ “ХПИ”, 2006. – 84 с. 7. http://dkhramov.dp.ua/index.php?n=Sci.Matlab. 8. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей. – М.: Машиностроение, 1971. – 279 с.  Поступила в редколлегию  11.10.2011  

Уравнение регрессии для микротвердости упрочненного поверхностного слоя стали при алмазно–искровом шлифовании

http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/14898/1/vestnik_HPI_2011_42_Shevchenko_Uravnenie.pdf

Уравнение регрессии для микротвердости упрочненного поверхностного слоя стали при алмазно–искровом шлифовании

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

eNTUKhPIIR Electronic National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"; Institutional Repository