Файл: Немкевич, А. С. Конструирование и расчет печатающих механизмов-1.pdf

от грубой механической обработки к более тонкой в следующей последовательности: грубая обработка резцом, пескоструйная обработка, обдувка дробью, обкатка роликами, шлифование, полировка бязевыми кругами, электролитическая полировка. Измерение электродных потенциалов в водопроводной воде пока­ зало, что более грубой обработке поверхности соответствует более отрицательное значение начального электродного потенци­ ала. В результате сопоставления зависимостей высоты микро­ неровностей и скорости коррозии стали в кислоте от скорости

о решающем влиянии наклепа поверхностного слоя на скорость коррозии, особенно при малых скоростях резания, и отсутствии заметного влияния шероховатости («истинной» поверхности).

В кислых средах (pH = 1) был обнаружен [130] линейный рост тока активного растворения чистого электролитического железа с увеличением размера зерна наждачной бумаги. После отжига различия в поведении по-разному обработанных образцов устранялись, что позволило сделать вывод о зависимости тока растворения и стационарного потенциала от степени наклепа, коррелирующей с размером зерна.

Аналогичная картина наблюдается при сравнении электро­ химического поведения в кислом хлоридиом электролите чистого кобальта (99,7%), предварительно подвергнутого электроили механической полировке [131]. Катодные поляризационные кри­ вые для обеих.обработок практически совпали (сдвиг в сторону положительных потенциалов составил 5 мВ при плотности тока 4 мА/см2), а анодная поляризация оказалась различной: сдвиг в сторону отрицательных потенциалов составил 50 мВ при плот­ ности анодного тока 4 мА/см2. Плотности токов растворения отли­ чались в несколько раз (до 10) при одинаковых уровнях потенци­ ала. При этом обнаружено, что фактор шероховатости (отношение

Для повышения коррозионной стойкости нашли практическое применение различные методы механической обработки. Так, в работе [133] сообщается о снижении остаточных растягиваю­ щих напряжений и повышении коррозионной стойкости образцов из аустенитной стали, изготовленных точением и шлифованием, после обкатки роликом. Аналогичные результаты получены при исследований [132 ] трех серий образцов прессовок алюминиевого сплава с нулевыми, сжимающими и растягивающими остаточными напряжениями: коррозионная стойкость образцов всех трех серий после дробеструйной обработки повысилась. Методом рент­ геновской дифрактоскопии установлено наличие поверхностного слоя, в котором дробеструйной обработкой уничтожаются все виды остаточных напряжений, созданных ранее.

186

Рис. 79. Мнкроэлектрохнмическая гетерогенность нормализованной стали 45 в электролите 0,01%-н. HCl-f 0,026% Н20 2: а — потенциал впадины; 6 —потенциал гребешка; / —5—различные режимы токарной обработки

Рис. 80. Распределение потенциалов по поверхности вдоль образующей цилиндрических образцов нормализованной стали 45:

а — силовое точение (В — впадина; Г — гребешок); б — шлифование после силового точения

Рис. 81. Локальные потенциалы гребешка и впадины на поверхности стали 45 после силового точения в 3%-ном растворе NaCI. Кривые полу­ чены методом изоляции составляющих:

/ — впадина; 2 — гребешок; 3 — шлифованная поверхность (эталон)

188.

«белого слоя», микроэлектрохИмическая Ге'героГеннос'гь может усиливаться (рис. 82, 83), хотя этот слой в ряде случаев мо­ жет выполнять защитные функции подобно несплошным катод­ ным покрытиям [95].

Анализ микроэлектрохимической гетерогенности поверхности стали после различной механической' обработки позволил опре* делить режимы обработки, оптимальные с точки зрения повыше­ ния коррозионной стойкости и упрочнения стали [134].

Для выяснения влияния остаточных напряжений после то* карной обработки на электрохимические свойства подвергали исследованию нержавеющую сталь 1Х18Н9Т [135].

Кольцеобразные образцы диаметром 47 мм и высотой 10 мм обрабатывали на станке Т135В с бесступенчатым регулированием чисел оборота шпинделя. Твердосплавный резец из сплава ВК8 имел следующие геометрические параметры режущей части а =

не превышала 0,15 мм. Скорость резания (м/мин) менялась в ши­ роком диапазоне; режим I—60; II—75; III—90; IV— 115 и V— 145.

Рис. 82. Потенциалы поверхности без белого слоя (/) и с белым слоем2(2) в незаполяризованной бинарной системе

189

Рнс. 84. Распределение по глубине I образца стали IX18H9T остаточных тан­ генциальных напряжений (/), мнкротвердостн (2), изменений локального (Л) и общего'(4) электродных потенциалов

При заданном сочетании радиуса при вершине резца R и по­

дачи S высота неровностей обработанной поверхности оставалась постоянной и соответствовала 7-му классу чистоты.

Эпюры распределения остаточных тангенциальных напряже­ ний их по глубине поверхностного слоя образцов рассчитывали

по методу Н. Н. Давиденкова на основе непрерывного измерения деформации разрезного кольца в процессе послойного анодного травления. Сопоставляли средние значения по трем образцам.

При измерении остаточных напряжений непрерывно регистри­ ровали электродный потенциал самопишущим милливольтметром с усилителем.

Электролит составляли из 51% . серной кислоты, 47% ортофосфорной кислоты и 2% воды. Плотность анодного тока, соот­ ветствующая потенциалам области интенсивного растворения стали и равная 0,2 А/см2 (область транспассйвности), была выб­ рана по анодной потенциостатической кривой.

Результаты измерений приведены на рис. 84 и 85. Во всех случаях при каждом режиме обработки увеличение значений остаточных растягивающих или сжимающих напряжений неза­ висимо от их знака сопровождалось сдвигом электродных потен­ циалов в сторону отрицательных значений (типичные кривые рис. 84).

Вместе с тем сопоставление различных режимов показало существенное влияния скорости точения: режимы II и V имеют в максимуме близкие значения напряжений, но соответствующие сдвиги электродных потенциалов различаются более чем в три раза (рис. 86). Это различие несколько затухает с увеличением

190

расстояния от поверхности, что явно указывает на технологи­ ческую наследственность электрохимических свойств [134], обу­ словленных микроэлектрохимической гетерогенностью следа резца: при более скоростном резании уменьшается электрохимическая гетерогенность, а следовательно, снижается активность корро­ зионных микропар так, что поверхность в целом менее разблагораживается.

На рис. 85 приведена зависимость между величинами оста­ точных макронапряжений (в области между экстремальными значениями) и сдвига потенциала при различных'скоростях реза­ ния. Прц одинаковых значениях остаточных напряжений ско­ рость резания оказывает существенное влияние на потенциал. Как следовало ожидать, наблюдается симметрия в разблагораживании электродного потенциала при появлении напряжений сжа­ тия или растяжения, т. е. направление изменения потенциала не зависит от знака напряжений.

Повышение скорости резания, уменьшая микроэлектрохимическую гетерогенность, может не обеспечить достаточно низкого уровня остаточных напряжений, при котором снизилась бы меха­ ническая активация металла. Очевидно, в условиях одновремен­ ного проявления этих противоположно действующих факторов оптимальное в электрохимическом отношении состояние поверх­ ности может быть достигнуто при некоторой промежуточной скорости резания. Действительно, при режиме III разблагораживание электродного потенциала оказалось незначительным.

191

гетерогенность поверхности. Действительно, для каждого режима резания наблюдалась хорошая корреляция между электродным потенциалом и микротвердостью в зоне наклепа (статистическая обработка показала высокое значение коэффициента корреляции).

Величина наклепа является суммарным результатом пласти­ ческих микродеформаций, вызванных тепловым и силовым воз­ действием в зоне резания. Неоднородность распределения оста­ точных деформаций по глубине образца приводит к появлению остаточных тангенциальных напряжений. По данным рис. 84, глубина наклепа совпадает с зоной растягивающих напряжений. Это означает, что остаточные микродеформации служат перво­ причиной появления остаточных напряжений. Нижележащая зона остаточных сжимающих напряжений уравновешивает растя­ гивающие напряжения и, хотя она не содержит наклепанных участков, должна испытывать влияние наклепа, создавшего напряженное состояние, определяющее, в частности, микроэлектрохимическую гетерогенность. Величина сдвига электродного по­ тенциала может быть связана с величиной остаточных танген­ циальных напряжений по-разному в зависимости от характера сложно-напряженного состояния объемов металла в приповерх­ ностном слое, так как шаровая часть тензора напряжений, обусловливающая изменение потенциала, может иметь различные значения при одинаковой величине тангенциального напряжения. Поэтому характеристики наклепа в локальных объемах могут быть более определяющими факторами для электродного потенци­ ала, чем отдельные составляющие макронапряжений. Данные рис. 86 подтверждают зависимость между электродным потенциа­ лом и степенью наклепа для различных режимов резания.

Таким образом, в области активного растворения нержавею­ щая сталь после токарной обработки ведет себя аналогично кон­ струкционной стали и ее коррозионная стойкость определяется

192