Струйно-абразивный способ создания на поверхности трения смазочных микрокарманов

Изобретение относится к механической обработке металлов, а именно к финишной струйно-абразивной обработке, преимущественно прецизионных пар трения. Способ включает воздействие на поверхность детали струи сжатого воздуха с абразивными частицами и создание на обрабатываемой поверхности смазочных микрокарманов. Смазочные микрокарманы получают глубиной, равной λmax=1,34hmax, где hmax - максимальная глубина износа поверхности трения. При этом соблюдают отношение Fсм/Fтр=0,45, где Fсм - суммарная площадь смазочных микрокарманов, Fтр - площадь трения. В результате уменьшается износ поверхности трения. 2 ил.

 

Изобретение относится к механической обработке металлов, а именно к финишной обработке, преимущественно к обработке прецизионных пар трения.

В качестве аналога взят «Способ струйно-абразивной обработки» /1/. На поверхности трения создают маслоемкий микрорельеф - смазочные микроуглубления, для чего поверхность обрабатывают струей воздушно-абразивной суспензии энергией 2800÷300 Дж с максимальным размером абразивных зерен 250÷315 мкм.

Недостатком аналога является то, что глубина смазочных микрокарманов никак не связана с глубиной износа поверхности трения. Как показали экспериментальные исследования /2/, оптимальное отношение площади смазочных микрокарманов (Fсм) к площади трения (Fтр) находится в пределах Fсм/Fтр=0,45÷0,25. Таким образом глубина смазочных микрокарманов должна быть выбрана с учетом глубины износа поверхности трения. Выбор произвольной глубины смазочных микрокарманов приводит к тому, что оптимальное отношение Fсм/Fтр=0,45÷0,25 не выдерживается на всей глубине износа поверхности трения. Если это отношение больше 0,45 - уменьшается площадь несущей поверхности, контактное давление увеличивается и сила трения в контакте также увеличивается. Если Fсм/Fтр<0,25 эффективность смазочных микрокарманов уменьшается вследствие их недостаточного количества и соответственно недостаточного количества смазки в зоне контакта.

В качестве прототипа взят «Способ финишной обработки поверхности трения» /3/, в котором глубина смазочных микрокарманов, получаемых струйно-абразивным способом, принимается равной глубине максимального износа поверхности трения.

Как выяснилось в ходе реализации этого способа недостатком прототипа является то, что по мере износа поверхности трения отношение Fсм/Fтр выходит за пределы оптимального значения (0,45÷0,25), и при приближении величины износа к максимальному значению смазочные микрокарманы практически исчезают, что приводит к увеличению износа поверхности трения.

Техническая задача, стоящая перед авторами, - уменьшить износ поверхности трения.

Технический результат достигается тем, что в известном струйно-абразивном способе создания на поверхности трения смазочных микрокарманов, включающем воздействие на поверхность детали струи сжатого воздуха с абразивными частицами, получают смазочные микрокарманы глубиной, равной λmax=1,34hmax, где hmax - максимальная глубина износа поверхности трения при соблюдении отношения Fсм/Fтр=0,45, где Fсм - суммарная площадь смазочных микрокарманов, Fтр - площадь трения.

Численный коэффициент 1,34 появился следующим образом. Отношение площади смазочного микрокармана на поверхности трения и площади смазочного микрокармана на уровне максимальной глубины износа hmax не должно быть больше 0,45/0,25=1,8. Радиус смазочного микрокармана r см λmax, фиг.1а, и тогда отношение радиусов смазочных микрокарманов на поверхности трения и на глубине максимального износа равно

Предлагаемый способ иллюстрируется фиг.1, 2.

На фиг.1 показаны фотографии смазочных микрокарманов (в разрезе), полученных струйно-абразивным способом.

На фиг.2 - схема струйно-абразивного способа формообразования смазочных микрокарманов.

Способ осуществляется следующим образом. На обрабатываемую поверхность 1 детали, Фиг.2, направляют струю воздуха, несущую абразивные частицы 2, которые, ударяясь о поверхность, образуют микроуглубления - смазочные микрокарманы 3. Фотографии смазочных микрокарманов в разрезе получены путем обработки стыка двух тщательно притертых пластин. После обработки разъединения пластин на их торцах остаются отпечатки смазочных микрокарманов в «разрезе».

Пример. Задана глубина износа hmax - 15 мкм, материал детали сталь 30ХГСА, динамическая твердость НДин=8200 МПа, выбирают зернистость абразива 10 (размер абразива 100 мкм), плотность абразива ρ_а=3,5 г/см³.

По формуле λmax=1,34hmax, найдем λmax=20,1 мкм.

По формуле

где n_g=2 (для стали 30ХГСА);

d - диаметр абразива;

V - скорость удара абразивного зерна об обрабатываемую поверхность,

рассчитывается скорость удара абразивного зерна V, обеспечивающая заданную глубину λmax. Заданной величиной является глубина смазочного микрокармана λmax, искомой величиной - скорость удара V.

При скорости удара V=91,5 м/с абразивное зерно размером 100 мкм в стали 30ХГСА образует микроуглубление глубиной 20,1 мкм. Найдем V=91,5 м/с.

Таким образом, новая совокупность существенных признаков позволяет получить оптимальные по глубине микрокарманы, что уменьшает износ поверхности трения.

Источники информации, принятые во внимание

1. Авторское свидетельство СССР №1569206, МПК В 24 С 1/00, БИ №21, 1990 г.

2. Шнейнер Ю.Г. "Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплуатационные свойства". Л. Машиностроение, 1972 г., 240 с.

3. Патент РФ №2174904, МПК В 24 С 1/00, БИ №29, 2001 г.

4. Исупов М.Г. "Шероховатость поверхности, получаемая струйно-ударной обработкой". Вестник машиностроения, 1999 г., №11, с.50-52.

Струйно-абразивный способ создания на поверхности трения смазочных микрокарманов, включающий воздействие на поверхность детали струи сжатого воздуха с абразивными частицами, отличающийся тем, что получают смазочные микрокарманы глубиной, равной λmax=1,34hmax, где hmax - максимальная глубина износа поверхности трения, при соблюдении отношения Fсм/Fтр=0,45, где Fсм - суммарная площадь смазочных микрокарманов, Fтр - площадь трения.