ДОРН ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ АНТИФРИКЦИОННО-УПРОЧНЕННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ

Решение относится к области технологии машиностроения, а именно к инструментам, позволяющим формировать антифрикционно-упрочненный поверхностный слой из суспензии антифрикционного порошка и связующего поверхностно-пластическим деформированием дорнованием, и может быть использовано при обработке длинномерных внутренних цилиндрических поверхностей, например отверстий в деталях гидроцилиндров.
max
max
Известен дорн с подводом смазки при поверхностном пластическом деформировании (свидетельство на полезную модель РФ №28841 7В24В 39/00 от 20.04.2003), включающий радиальные каналы, в заборной части дорна расположены кольцевая канавка и радиальные каналы, на расстоянии между осями каналов и ребром, образованным плоскостью ленточки дорна и заборной плоскостью, равном l=i/tgα; где i максимальный натяг при дорновании в миллиметрах, α - угол наклона заборного конуса в градусах - прототип.
Радиальные каналы в заборной части дорна предназначены для подвода только смазки, а конфигурация ленточки дорна не обеспечивает минимизации усилия дорнования и высокого качества дорнования..
Задачей разработки предлагаемого решения дорна для формирования антифрикционно-упорочненного поверхностного слоя является повышение эффективности обработки глубоких отверстий дорнованием.
Технический результат - повышение качественных характеристик антифрикционно-упрочненного поверхностного слоя глубоких отверстий: уменьшение высоты неровностей за счет снижения площади контактирования и увеличения составляющей радиального усилия дорнования, которая, в свою очередь, улучшает условия протекания диффузионных процессов и формирование более равновесной дислокационной структуры.
Этот технический результат достигается тем, что предложен дорн для формирования антифрикционно-упорочненного поверхностного слоя с ленточкой и расположенными в заборной части кольцевой канавки и радиальными каналами для подвода суспензии из антифрикционного порошка и связующего, причем на ленточке дорна расположена синусоидальная выточка.
дорн
Дорн под действием усилия дорнования внедряется поверхностью синусоидальной выточки в обрабатываемую поверхность в режиме скольжения со скоростью υ.
Выдавленный деформирующим элементом материал заготовки образует волну по краям очага деформации, с гребнем которой контактирует струя суспензии. В пределах волны поверхностный слой получает прогиб в связи с выпучиванием и сдвигом и испытывает деформацию растяжения с соответствующим его удлинением, при этом формируется активная дислокационная структура с высокими растягивающими напряжениями, что увеличивает химическую активность поверхности. Максимальные растягивающие напряжения возникают на гребне волны, и в этом случае химическая активность поверхности еще больше повышается. Величина волны внеконтактной деформации очень мала.
На фигуре показан предлагаемый дорн для формирования антифрикционно-упорочненного поверхностного слоя.
Инструмент - дорн 1 с кольцевой канавкой 2 и радиальными каналами 3 в заборной части 4 дорна. На ленточке 5 дорна 1 расположена синусоидальная выточка 6. Дорн 1 установлен на оправке 7 с осевыми пазами 8.
Обработку внутренних цилиндрических поверхностей осуществляют следующим образом. Дорну 1 сообщают рабочее движение. В момент соприкосновения заборной части 4 с обрабатываемой поверхностью по каналам 3 и кольцевой канавке 2 под давлением подается суспензия, состоящая из мелкодисперсного порошка антифрикционного материала, например дисульфида молибдена и меди и связующего - глицерина.
Количество суспензии, которое увлекается в зону деформации конической (заборной) частью дорна в начальный момент времени, имеет определенный объем, равный вместимости пространства. При дальнейшем поступательном движении деформирующего элемента в зону контакта между поверхностями детали и инструмента по каналам 3 и кольцевой канавке 2 подается суспензия, состоящая из порошка антифрикционного материала и связующего, которая в результате диффузионного взаимодействия материала частиц суспензии, подаваемого под давлением, и поверхности детали и поверхностного пластической деформации образуется антифрикционно-упрочненный поверхностный слой отверстия. При этом клин суспензии оказывает пластифицирующее воздействие деформирующего элемента за счет подачи ее под давлением.
При дальнейшем перемещении деформирующего элемента - дорна 1 в зоне контакта его синусоидальной выточки 6, расположенной на цилиндрической ленточке 5 происходит увеличение нормальной составляющей деформирующей силы и значительное повышение удельных нагрузок и локальных температур. Последующее упругое восстановление очага деформации приводит к возникновению сжимающих остаточных напряжений.
Синусоидальная выточка 6 обеспечивает уменьшение усилия дорнования за счет уменьшения площади контактирования в радиальном направлении - масштабный фактор, а также за счет улучшения условия смазывания поверхностей уменьшается коэффициент трения. Синусоидальная форма выточки 6 позволяет затекать суспензии в зону цилиндрической ленточки 5 по большему периметру, увеличивая площадь контактирования суспензии с обрабатываемой поверхностью перед поверхностно-пластическим деформированием, обеспечивая большую смачиваемость поверхности.
Происходит обработка отверстия поверхностно-пластическим деформированием дорнованием с одновременным нанесением покрытия из состава суспензии порошка антифрикционного материала.
Применение данного технического решения размещения на ленточке дорна синусоидальной выточки позволяет формировать на длинномерных внутренних цилиндрических поверхностях антифрикционно-упрочненный поверхностный слой с меньшим усилием дорнования, например глубоких отверстий в деталях гидроцилиндров, при этом качество поверхностного слоя не ухудшается.