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

Аннотация

Е.Б. Седин

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 5-му классу точности.
Ключевые слова: износостойкость, трибосопряжения, шестерни, пластические деформации, прецизионная обработка № гос. регистрации 0420900096\0002

05.02.08 - Технология машиностроения

ООО НПО «Орион ВДМ»

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 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.