Вплив надтонкого суперфінішування на мікрогеометрію поверхонь деталей, синтезованих з нових композитів для вузлів друкарського обладнання

Анотація

Стаття фокусується на дослідженнях зі встановлення впливу надтонкого оздоблювального суперфінішування на формування мікрогеометрії поверхонь самозмащувальних композитних антифрикційних деталей з нових композитів на основі очищених шліфувальних відходів інструментальних швидкорізальних сталей R6AM5 і R6АМ5F3 з домішками твердого мастила CaF₂, що призначені для оснащення вузлів тертя друкарської техніки. Експерименти виконувались на циліндричних зразках з нових самозмащувальних антифрикційних композитів наступних складів: R6AM5+(4.0‒8.0)%CaF₂ та R6АМ5F3+(4.0‒8.0)%CaF₂. Для візуального аналізу рельєфу поверхонь та підрахунку кількості нерівностей при великому збільшенні використовували мікроскоп Optika B1000 MET, а також скануючий електронний мікроскоп (СЕМ) EVO 50XVP. Механічні властивості нових композитів визначали за стандартними методами з використанням стандартного обладнання. У дослідженні використовували випробувальну машину UIT GTM 500 (Україна) та стаціонарний твердомір за Брінеллем UIT HBW-1 (Україна).

Випробування на тертя та зношування проводилися за схемою торцевого тертя на машині тертя VMT‒1 за таких умов: швидкість обертання 300–400 об/хв та навантаження до 1,0 МПа на повітрі, контртіло виготовлено зі сталі Р18. Зразки піддавались операціям шліфування з наступним надтонким суперфінішуванням для отримання порівняльних характеристик шорсткості поверхонь після відповідної механічної обробки. Вимірювання шорсткості здійснювали за допомогою голкового профілометра MarSurf PS 10 MAHR. Для вимірювання круглості застосовувався кругломір марки RON-Pilot. Показано, що суперфінішування сприяло усуненню хвилястості, що утворилась після попереднього шліфування поверхонь досліджених циліндричних зразків. В результаті зміни режиму переважного різання до режиму тертя˗полірування у процесі суперфінішування, спостерігається зменшення висоти нерівностей приблизно на 35‒40 % через їх пластичне деформування. Високі параметри шорсткості Ra після суперфінішування отримано на обох видах досліджених композитах на основі очищених шліфувальних відходів сталей R6AM5 і R6АМ5F3. Показано, що суперфінішування утворює на обробленій поверхні велику кількість нерівностей порівняно з абразивним шліфуванням інструментом аналогічного складу. Так, при шліфуванні заготовок з композиту на основі сталі R6AM5 кругом 63СМ7СМ2Гл утворюється ≈30–40 нерівностей на 1 мм довжини поверхні із параметрами шорсткості Ra у межах 0,17–0,25 мкм. А при суперфінішуванні бруском такого ж складу утворюється значно більше нерівностей — 140–150 на 1 мм довжини поверхні із параметрами шорсткості Ra у межах 0,05–0,08 мкм. Дослідження показали, що зміна режиму різання на режим тертя˗полірування при суперфінішуванні призводить до суттєвого збільшення радіусів r закруглення вершин нерівностей. Це фактор є позитивним для підвищення контактної жорсткості поверхонь композитних деталей безпосередньо у вузлі тертя. Експерименти продемонстрували реальну можливість управляти формуванням напряму орієнтації нерівностей при суперфінішуванні шляхом зміни співвідношення робочих рухів. А це сприятиме швидкому припрацьовуванню контактних деталей та стабілізації роботи вузла та друкарської машини у цілому.