Технологические особенности пластической деформации нержавеющих сплавов при изготовлении прецизионных деталей насосов-дозаторов

Е. Б. Седин

Технологические особенности пластической деформации нержавеющих сплавов при изготовлении прецизионных деталей насосов-дозаторов

Анализ условий изготовления шестерен насосов-дозаторов показал, что при высокоскоростной прецизионной металлообработке нержавеющих сталей, процессы, происходящие в зоне трибологического контакта «инструмент -обрабатываемая деталь», не всегда объяснимы с помощью обычных классических законов трения, изнашивания и теории размерной обработки резанием. Необходимо использовать новые направления теории наномеханической обработки, учитывать энергетическое состояние деформируемой системы, рассматривать на наноуровне различные механизмы упругой и пластической деформации сплавов, проводить компьютерное моделирование процесса нарезания и шлифования и т. п. Проведенные исследования позволили изготавливать на станках с ЧПУ C740D JUNG и S21cnc. STUDER детали, в том числе шестерни для насосов-дозаторов из немагнитных аустенитных нержавеющих сплавов по 5му классу точности.

Ключевые слова: износостойкость, трибосопряжения, шестерни, пластические деформации, прецизионная обработка

Шестеренные насосы-дозаторы являются своеобразным «сердцем» прядильных машин на которых происходит формование высокопрочных химических волокон типа СВМ, АРМОС, РУСАР. Их дозирующие характеристики, в частности у насоса ПНШ-0,3 (0,3 см3/об) отклонение от номинальной подачи раствора к фильере, должны быть не более 1,5%, что составляет ~0,0045 г/об. Эта характеристика, определяющая плотность волокна, непосредственно связанна износостойкостью трибосопряжений насоса. Микронные изменения размеров в зазорах трибосопряжений, связанные с износом, приводят к нарушению точности дозирования, что, в свою очередь, приводит к снижению качества волокон.

Исследования, проведенные в НПО «Орион ВДМ», показали, что шестеренные насосы-дозаторы выходят из строя по причине коррозионно-механического и водородного изнашивания его деталей, изготовленных из сплавов, химически не стойких в кислых растворах, содержащих соляную кислоту, хлористый литий, диметилацетамид. Одновременно, водород, выделяющийся в результате водородной деполяризации, проникая в подповерхностные зоны трибосопряжений, приводит к их разрушению.

Решение проблемы повышения долговечности насосов-дозаторов проводится путем решения комплексных задач, базовыми из которых являются:

- подбор и исследование физико-химических, электромагнитных и три-бологических характеристик нержавеющих сплавов и композиционных материалов, стойких в прядильных растворах химических волокон;

— разработка высоких технологий прецизионной механической и элек-тро-химической обработки немагнитных нержавеющих сплавов аустенитного класса, приводящих к созданию на поверхностях трибосопряжений новых структур, менее подверженных вышеуказанным видам изнашивания.

В процессе отработки технологии изготовления деталей насосов из сплавов

10Х17Н13МЗТ и Х18Н10Т на станке C740D JUNG, методом совмещенного процесса

нарезания и шлифования, отмечено явление пластической деформации зубьев шестерен,

параметры которой исследованы на прецизионной коор-динатно-измерительной машине

22

Global Performanse и приборе контроля шероховатости HOMMEL TESTER W55.

Анализ условий изготовления шестерен вышеуказанным методом показал, что при высокоскоростной прецизионной металлообработке нержавеющих сталей, процессы, происходящие в зоне трибологического контакта «инструмент - обрабатываемая деталь», не всегда объяснимы с помощью обычных классических законов трения, изнашивания и теории размерной обработки резанием. Необходимо использовать новые направления теории наномеханиче-ской обработки, учитывать энергетическое состояние деформируемой системы, рассматривать на наноуровне различные механизмы упругой и пластической деформации сплавов, проводить компьютерное моделирование процесса нарезания и шлифования и т.п.

Проведенные исследования позволили изготавливать на станках с ЧПУ C740D JUNG и S21cnc. STUDER детали, в том числе шестерни для насосов-дозаторов из немагнитных аустенитных нержавеющих сплавов по 5-му классу точности.