Технические науки/8. Обработка материалов в машиностроении

Малафеев Ю.М., к.т.н., доц.

Национальный технический университет Украины «КПИ», г. Киев

ФОРМИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛИ 1212

В электротехнической промышленности, приборостроении, радиотехнике, широкое применение находят электротехнические стали. Такие стали используют для создания специальных корпусных деталей в качестве магнитопроводов, а также магнитных клапанов различных конструкций, роторов малых электрических машин.

При этом необходимо учитывать тот факт, что степень ухудшения магнитных свойств этих деталей при механической обработке тем значительнее, чем больше отношение поверхности детали, которая подверглась механической обработке к ее объему.

Анализ  литературных  данных [1,2,3,4,5,6] позволил установить следующее:

- между магнитными характеристиками магнитномягких материалов (к ним относятся и электротехнические стали) и воздействиями различных внешних и внутренних факторов, существует связь;

- пластическая деформация вызывает искажение доменной структуры, а это, в свою очередь, повышает коэрцитивную силу и снижает магнитную проницаемость;

- наибольшее значение на эксплуатационные характеристики изделия оказывает механическая обработка, которая снижает его магнитные характеристики;

- влияние технологических факторов на магнитные характеристики изделий из электротехнических сталей изучено недостаточно. В литературе нет данных по обработке цельных изделий из электротехнических сталей, изготавливаемых из пруткового материала.

Для установления влияния режима резания (V, S) и износа резца по заданной поверхности  на изменение магнитной индукции, в данном эксперименте использовался план второго порядка В3. Из него была исключена глубина резания, практически не влияющая при чистовом точении исследуемой стали на ее магнитные свойства.

По результатам эксперимента и их дальнейшей обработке были получены математические модели, которые позволяют определять относительное изменение (ΔВ%) магнитной индукции в изделиях из стали 1212 при различных значениях напряженности магнитного поля Н (20, 40, 60, 80, 100А/м). Полученные математические модели изменения ΔВ% приведены для двух значений напряженности магнитного поля (20 и 100 А/м).

ΔВ₍₂₀₎= 20,92 - 0,42V + 437,96S + 115,52h₃ - 0,98VS + 0,4Vh₃ +

+40,83Sh₃ + 0,0016V² - 1100,32S² - 279,59h₃^{2 (1)}

ΔB₍₁₀₀₎ = - 34,18 + 0,67V + 659,40S - 139,38h₃ - 2,28VS + 0,97Vh₃ +

+ 522,50Sh₃ - 0,0021V² - 2920,76S² + 21,69h₃^{2 (2)}

Одновременно с лезвийной обработкой исследовался наиболее производительный процесс финишной обработки деталей из стали 1212 – процесс шлифования.

Результаты анализа технической литературы по вопросу точного чистового шлифования, позволили установить:

1. Низкую шероховатость обработанной поверхности можно получить, применяя мелкозернистые круги и тонкую правку круга.

2. Высокое качество поверхностного слоя достигается при отделочном тонком шлифовании с глубинами резания 1 – 10 мкм.

3. Шлифование на завышенных режимах при глубине более 0,01 мм притупленным абразивным кругом приводит к снижению магнитной проницаемости от исходной на 25 – 35% и увеличению коэрцитивной силы в 2 – 4 раза.

4. При шлифовании электротехнической стали упрочнение металла сопровождается деформацией и измельчением блоков, искажением атомной решетки и появлением остаточных напряжений.

5. Несмотря на снижение высоты микронеровности при шлифовании электротехнической стали 1212, степень наклепа поверхностного слоя велика, что существенно влияет на исходные магнитные свойства материала. Глубина наклепанного слоя при шлифовании электротехнической стали достигает 100 мкм. При этом максимальное искажение структуры и изменение микротвердости наблюдается в поверхностных слоях около 10 мкм – в зоне так называемого «интенсивного наклепа».

Проведенный эксперимент влияния зернистости абразивного круга и скорости продольной подачи на шероховатость обработанной поверхности при плоском шлифовании позволил установить величину наклепа поверхностного слоя N:

N = 3,514 – 0,31V_пр +0,008V_пр² – 0,0197З_кр + 0,0021V_пр З_кр (3)

Было также определено влияние режимов шлифования на магнитную индукцию стали 1212 при напряженности магнитного поля 100 А/м.

ΔB₍₁₀₀₎ = 134,34 – 1,22V – 26,6 S – 2210t + 0,407 VS + 3,31 S² (4)

Литература:

1. Дружинин В.В. Магнитные свойства электротехнической стали. М. «Энергия», 1974. - 238с.

2. Преображенский А.А., Бишард Е.Г. Магнитные материалы и элементы. Учебник для студ. ВУЗов М. «Высшая школа», 1986.-352 с.

3. Справочник по электротехническим материалам в 3-х т. Под ред. Ю.В. Корицкого и др. Т.З. «Энергоатом», 1988.- 896 с.

4. Прецизионные сплавы. Справочник. – М.: Металлургия 1983. – 440 с.

_{5. Хрульков В. А. Механическая обработка изделий из магнитных материалов в приборостроении. – М.: Машиностроение, 1966. – 185 с.}

6. Хек К. Магнитные материалы и их техническое применение. - М.: Энергия, 1973. – 303 с.;

7. Рейнбот Г. Магнитные материалы и их применение. – Л.: Энергия, 1974. – 384 с.