ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  ТВЕРДОСПЛАВНЫХ  РЕЖУЩИХ  ПЛАСТИН  ПРИ  ОБРАБОТКЕ  ВЫСОКОПРОЧНОГО  ЧУГУНА

Давлетшина  Галия  Камиловна

старший  преподаватель  Набережночелнинского  института(филиал)  КФУ,  РФ,  г.  Набережные  Челны

E-mail:  2009masik@mail.ru

Заиров  Булат  Фоатович

магистрант  Набережночелнинского  института(филиал)  КФУ,  РФ,  г.  Набережные  Челны

E-mail:  zb_lux@mail.ru

Петров  Сергей  Михайлович

канд.  техн.  наук,  доцент  Набережночелнинского  института(филиал)  КФУ,  РФ,  г.  Набережные  Челны

Одной  из  основных  задач  отечественного  машиностроения  является  повышение  качества,  надежности  и  долговечности  автомобилей  при  одновременном  увеличении  их  выпуска,  снижении  массы  и  себестоимости.  Решение  этой  проблемы  неразрывно  связано  с  внедрением  более  эффективных  конструкционных  материалов,  в  частности  высокопрочного  чугуна  (ВЧ)  с  включениями  графита  шаровидной  формы. 

Номенклатура  отливок  и  уровень  показателей  механических  свойств  высокопрочного  чугуна  весьма  высоки.  Так,  перлитно-ферритный  высокопрочный  чугун  марок  ВЧ  35  и  ВЧ  50  (ГОСТ  7293-85)  применяют  для  изготовления  умеренно  нагруженных  деталей:  барабан  тормоза,  картер  редуктора,  крышки  подшипников,  корпус  поршня,  картер  коробки  отбора  мощности,  корпус  коробки  отбора  мощности,  а  перлитные  чугуны  марок 

ВЧ  60-2  и  ВЧ  70-2  для  высоконагруженных  коленчатых  валов,  шатунов,  шестерен.

Опыт  внедрения  высокопрочного  чугуна  на  КамАЗе  свидетельствует,  что  обрабатываемость  отливок  из  высокопрочного  чугуна  намного  хуже,  чем  из  серого  чугуна. 

Основным  недостатком  высокопрочного  чугуна  при  обработке  резанием  является  непостоянная  стойкость  режущего  инструмента.  Результаты  исследований  подтвердили,  что  на  обработку  изделий  из  ВЧ  затрачивают  в  три  раза  большее  количество  инструмента,  чем  на  обработку  серого  чугуна.  Высокопрочный  чугун  содержит  больше  кремния  и  легирующих  элементов  в  виде  труднообрабатываемых  карбидов.  Это  приводит  к  более  интенсивному  абразивному  износу  рабочих  поверхностей  режущего  инструмента  и  выделению  значительного  количества  теплоты,  что  дополнительно  сокращает  стойкость  инструмента  за  счет  снижения  способности  к  сопротивлению  износу.  При  низкой  жесткости  технологической  системы  инструмент  так  же  быстро  изнашивается  из-за  неравномерности  срезаемого  слоя,  высоких  ударных  нагрузок  и  колебаний  сил  резания.

Для  обеспечения  экономической  эффективной  обработки  необходимо  применять  инструменты  из  материалов,  имеющих  высокую  структурную  прочность  и  повышать  обрабатываемость  заготовки  применением  специальных  технологических  методов.

Поэтому  для  обработки  высокопрочного  чугуна  применяют  твердосплавный  инструмент,  оснащенный  пластинами  группы  Р  (резания)  (Т14К8,  ТТ20К9,  Т30К4)  с  износостойкими  покрытиями,  включающим  слой  оксида  алюминия.  Инструментальные  материалы:  ТТ7310,  ТТ1300,  ТТ6290,  ТТ6030  обеспечивают  повышенную  стойкость  и  возможность  работы  с  повышенными  скоростями  резания.  Из  перечисленных  твердых  сплавов  необходимо  выделить  новый  фрезерный  сплав  ТТ6290,  который  сочетает  в  себе  двойное  покрытие  (TiCN/Alumina/TiN).  Такая  упрочненная  подложка  гарантирует  увеличенную  и  повышенную  стойкость.  Традиционные  фрезерные  сплавы  для  обработки  чугуна  работают  на  скоростях  ниже  250  м/мин,  а  сплав  ТТ6290  способен  работать  на  скорости  400  м/мин.

Повышение  производительности  твердосплавных  пластин  может  быть  достигнута  путем  увеличения  глубины  резания,  т.  е.  сокращение  числа  проходов  и  длительности  обработки,  но  это  приводит  к  снижению  стойкости  инструмента.  При  назначении  режимов  резания  следует  учитывать  особенности  структуры  материала  конкретных  отливок  из-за  достаточно  большого  разброса  параметров.  Глубина  резания  выбирается  больше  толщины  поверхностного  слоя,  имеющего  колебания  твердости  вследствие  различия  структуры,  чтобы  достичь  более  благоприятных  условий  резания. 

Для  изучения  влияния  микроструктуры  высокопрочного  чугуна  на  обрабатываемость  в  лаборатории  металловедения  ОАО  КамАЗ  были  проведены:

1.  Металлографический  анализ  детали  (проставка)  и  выявлено  частичное  обезуглероживание  металла  и  дефекты  в  виде  раковины  и  тонких  полостей  заполненных  шлаковыми  включениями,  приводящих  к  поломке  режущего  инструмента  при  механической  обработке.

2.  Исследования  деталей  (крышка  заднего  подшипника)  —  ВЧ  с  разной  обрабатываемостью  (234…292  НВ)  из  опытной  партии.  При  сверлении  отверстий  получили  нестабильные  результаты,  часть  опытных  деталей  удовлетворяли  требованиям  обрабатываемости  и  размерной  точности;  при  обработке  другой  части  деталей  произошла  поломка  инструмента  из-за  низких  механических  свойств  и  повышенной  хрупкости.  Металлографический  анализ  показал,  что  структура  чугуна  в  местах  разрушения  инструмента  состоит  из  цементита+перлита  зернистого. 

3.  Отжиг  деталей  с  плохой  обрабатываемостью  снижает  твердость  от  292  до  211  НВ,  что  приводит  к  изменению  структуры  сплава  и  улучшает  обрабатываемость.

Таблица  1.

Влияние  термической  обработки  на  обрабатываемость  ВЧ

Для  повышения  стойкости  твердосплавных  пластин,  применяемых  при  обработке  высокопрочного  чугуна  необходимо:

1.  Применять  режущий  инструмент  обладающий  высокой  химической  инертностью  такой,  как  твердосплавный  инструмент  с  защитными  покрытиями  или  минералокерамику.

2.  Обеспечить  достаточную  жесткость  технологической  системы.

3.  Проводить  предварительный  отжиг  заготовок  перед  обработкой.

Список  литературы:

1. Материаловедение  и  технология  металлов  /  Г.П.  Фетисов,  М.Г.  Карпман,  В.М.  Матюнин  и  др.  М.:Высш.  шк.,  2002.
2. Режимы  резания  металлов:  Справочник  /  Ю.В.  Барановский,  Л.А.  Брахман,  А.И.  Гдалевич  и  др.  М:  НИИавтопром,  1995.  —  456  с.
3. Тренев  Д.В.  Обработка  чугуна  резанием  //«Инструмент,  тех­нология,  оборудование»,  —  2007.  —  №  3.  —  С.  56—57.
4. Щебатинов  М.П.  и  др.  Высокопрочный  чугун  в  автомобилестроении/  М.П.  Шебатинов,  Ю.Е.  Абраменко,  Н.И.  Бех  М.:  Машиностроение,1988.  —  216  с.