">      Формообразование  фасонных поверхностей в холодном состоянии  методом накатывания имеет ряд  преимуществ. Главные из них - очень высокая производительность, низкая стоимость обработки, высокое качество обработанных деталей. Накатанные детали имеют более высокое сопротивление усталости. Это объясняется тем, что при формообразовании накатыванием волокна исходной заготовки не перерезаются, как при обработке резанием. Профиль накатываемых деталей образуется за счет вдавливания инструмента в материал заготовки и выдавливания части его во впадины инструмента. Такие методы сочетают в себе функции черновой, чистовой и отделочной обработок. Их используют для получения резьб, валов с мелкими шлицами и зубчатых мелкомодульных колес.

      Резьбы  накатывают обычно до термической обработки, хотя точные резьбы можно накатывать и после нее.

      При формировании резьбы плашками (рис. 4, а) заготовку 2 помещают между неподвижной 1 и подвижной 3 плашками, имеющими на рабочих поверхностях рифления, профиль и расположение которых соответствуют профилю и шагу накатываемой резьбы. При перемещении подвижной плашки заготовка катится между инструментами, а на ее поверхности образуется резьба.

      При формировании резьбы роликами (рис. 4, б) ролики 4 и 5 получают принудительное вращение, заготовка 2 свободно обкатывается между ними. Ролику 5 придается радиальное движение для вдавливания в металл заготовки на необходимую глубину. Обработка роликами требует меньших сил, с их помощью накатывают резьбы с более крупным шагом.

      При накатывании мелких шлицев на валах (рис. 4, в) накатный ролик имеет профиль шлицев. Он внедряется в поверхность заготовки при вращении и поступательном продольном перемещении вдоль вала.

      Накатывание цилиндрических (рис. 4, г) и конических мелкомодульных колес в 15 ... 20 раз производительнее зубонарезания. Процесс можно осуществлять на токарных станках накатниками 6 и 7, которые закреплены на суппорте и перемещаются, совершая движение Dsпр . Каждый накатник имеет заборную часть для постепенного образования накатываемых зубьев на заготовке 2.

      Для накатывания применяют универсальное  специальное оборудование. Для образования  резьб служат резьбонакатные станки, обеспечивающие силы до 2·10⁵ Н. Эти станки автоматизированы и имеют горизонтальное, наклонное или вертикальное движение ползуна с плашкой. Резьбы роликами накатывают на автоматах.

      На  автоматизированном оборудовании –  прессах - накатывают и шлицы. Шлиценакатный  пресс может заменить10...15 шлицефрезерных станков. Рабочие усилия создаются мощными гидравлическими устройствами.

      Зубчатые  колеса накатывают на специальных станках. Получает распространение комбинированное  накатывание (горячее накатывание  с последующей холодной калибровкой).  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                              в)                                                       г)

                Рис. 4. Схемы накатывания 

        

Накатывание рифлений и клейм

      Методом холодного накатывания на отдельных  элементах деталей наносят рифления, маркировочные клейма, знаки. Производительность метода весьма велика. В основе накатывания лежит способность металла получать местные деформации под действием накатных роликов или накатников.

      На  рис. 5, а приведена схема накатывания рифленой поверхности. Заготовку закрепляют на токарном станке, на суппорте которого установлена державка с одним или двумя накатными роликами. Ролики внедряются в поверхность заготовки (Dsп ) и перемещаются вдоль заготовки с движением Dsпр. Вид рифлений  (рис. 5, б) определяется характером зубчиков на роликах. Крестовое рифление производят двумя роликами, один из которых имеет правое направление отпечатывающих зубчиков, а другой - левое. Оба ролика вращаются на осях самоустанавливающейся державки. Для накатывания клейм (рис. 5, в) на накатнике J располагают негативно выступающие знаки. Заготовку 2 устанавливают на ролики для более легкого перемещения в момент накатывания.

      

        
 
 

      Рис. 5. Схемы накатывания рифлений и  клейм 

Упрочняющая обработка поверхностных  слоев деталей

      Упрочняющую обработку предпринимают для  увеличения сопротивления усталости деталей. Методы упрочнения основаны на локальном воздействии инструмента на обрабатываемый материал. При этом возникают многочисленные зоны воздействия на весьма малых участках поверхности, в результате чего создаются очень большие местные давления. Многочисленные контакты с инструментом приводят к упрочнению поверхностного слоя. В поверхностных слоях возникают существенные напряжения сжатия.

      Прочность конструкционных материалов повышается благодаря воздействию нагрузок, создающих эффективные препятствия для движения несовершенств кристаллической решетки. При этом создаются структуры с повышенной плотностью закрепленных и равномерно распределенных по объему дислокаций.

      Распространено  упрочнение нанесением ударов по поверхности  заготовки шариками, роликами, различными бойками. При динамическом упрочнении в качестве инструмента используют диск, в котором по окружности в несколько рядов расположены ролики, свободно сидящие на осях. Диск закрепляют на шпинделе металлорежущего станка. При вращении диска ролики наносят по упрочняемой поверхности очень большое количество ударов.

      При статическом упрочнении на поверхность  заготовки воздействуют вращающимися роликами в процессе обкатывания  или раскатывания.

      Процесс упрочнения можно выполнять на специальных установках. При ультразвуковом деформационном упрочнении заготовки закрепляют в камерах, содержащих большое количество стальных шариков диаметром 1мм, смачиваемых эмульсией. Камера получает колебания от ультразвукового генератора, и колеблющиеся шарики наносят удары по поверхности заготовки. шероховатость поверхности после деформационного упрочнения увеличивается.

      Распространено  дробеструйное динамическое упрочнение. Готовые детали машин подвергают ударному действию потока дроби в  специальных камерах, где дробинки с большой скоростью перемещаются под действием потока воздушной струи или центробежной силы. Эффектом поверхностного упрочнения можно управлять, подавая сухую или мокрую дробь. Дробь изготовляют из отбеленного чугуна, стали, алюминия, стекла и других материалов. Исходная шероховатость обрабатываемой поверхности увеличивается.

      Этот  метод применяют для таких  изделий, как рессорные листы, пружины, лопатки турбин, штоки, штампы.

      Эффект  деформационного упрочнения повышается при использовании импульсных нагрузок, в частности взрывной волны. При упрочении взрывом необходимы энергоноситель и среда, передающая давление на упрочняемую деталь. В качестве энергоносителя используют бризантные взрывчатые вещества, обеспечивающие как поверхностные, так и сквозные упрочнения деталей.

Техника и технология эпиламирования

   Одним из основных факторов, ограничивающих долговечность и надежность работы машин и механизмов, является износ  контактирующих поверхностей узлов  трения. Поэтому для повышения  ресурса работы деталей машин используются различные способы и методы упрочнения.

   Эпиламирование  – обработка твердых поверхностей фторсодержащими поверхностно-активными веществами (ПАВ), относиться к физико-химическим методам повышения износостойкости и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими технологиями.

   Одним из важнейших преимуществ  эпиламирования является то, что оно не меняет структуру  обрабатываемой твердой  поверхности, а лишь модифицирует ее, придавая поверхности антифрикционные, антиадгезионные, защитные и другие полезные свойства. Практически неизменными остаются и геометрические размеры обрабатываемых деталей – толщина защитного слоя составляет примерно 40-80 Å (10^-8 см).

   Эпилам  представляют собой многокомпонентные системы, включающие фторорганические поверхностно-активные вещества в различных растворителях и регулирующие добавки.

   Они используются во многих промышленно  развитых странах, таких как США, ФРГ, Франция, Италия, Великобритания и  т.д. Однако из-за низкой рабочей температуры 150-160º С их применяют в основном в часовой и приборостроительной промышленности для снижения трения и удержания смазки в контактной зоне, а также для придания некоторым материалам гидрофобных и других специфических свойств.

   В России созданы марки эпиламов, которые  превосходят по многим параметрам зарубежные образцы, что позволило значительно расширить область их применения. Для примера сравним некоторые характеристики предлагаемого нами эпилама «Полизам-05» и американского образца «Films». 

 

   Эпиламирование  позволяет существенно повысить износостойкость сопряженных деталей и, как следствие, улучшить динамику работы машин, станков, промышленных роботов, различного технологического оборудования, а также режущего и другого инструмента.

   При нанесении эпиламов на поверхность  твердого тела образуется тонкий слой специальным образом ориентированных молекул, позволяющий модифицировать поверхность материалов с целью придания ей антифрикционных, антиадгезионных, антикоррозионных и некоторых других специфических свойств:

   · резко уменьшается поверхностная энергия материала (примерно в 1 000-10 000 раз; для металлов: с 3 000 – 5 000 мН/м до 2 – 4 мН/м), что ведет к существенному снижению коэффициента трения и как следствие этого – к повышению износостойкости сопряженных деталей. Коэффициент трения снижается примерно в 10 раз, а момент трогания покоя в

   10 000 раз по сравнению с необработанными  поверхностями;

   

    · предотвращается растекание смазочных масел по поверхности, исключается закритическое смещение смазочных веществ (“сухое” трение); 

   Фото 1. На эпиламированной поверхности  капли масла удерживаются, на неэпиламированной – стекают. Время экспозиции после нанесения масла 4 часа.

     Обработка проводилась эпиламом  марки «Полизам-0,5»

   · вследствие своей высокой проникающей способности ПАВ заполняет все поры и микротрещины, дегазирует их и исключает, таким образом, охрупчивание материала (водородная хрупкость); микропоры и микротрещины лишаются возможности концентрировать напряжения и перестают быть потенциальными центрами разрушения;

   · поверхность защищается от воздействия влаги и агрессивных веществ;

   · пленки ПАВ стойки к низким и высоким температурам (они не изменяют своих эксплутационных характеристик в интервале температур от –200º С до +450º С и поэтому могут быть использованы в космических изделиях), к давлению (удельная нагрузка до

   300 кг/мм²), воздействию химических веществ и радиации.

   Механика  взаимодействия эпиламов с поверхностью твердого тела выглядит следующим образом: при эпиламировании формируется  слой ориентированных молекул, радикально меняющих энергетические воздействия поверхности твердого тела. Молекулы, закрепляемые за счет сил хемосорбции, образуют структуры Ленгмюра в виде спиралей с нормально направленными к поверхности материала осями.