Влияние поверхностного слоя стальных образцов после шаровой полировки на трение и износ при сухом возвратно-поступательном скольжении

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 11315 (2023) Цитировать эту статью

211 Доступов

Подробности о метриках

Влияние притирки шара на трибологическое поведение при сухом возвратно-поступательном движении еще не изучено. Данная работа пытается восполнить этот пробел. Образцы стальных дисков после фрезерования подвергались полированию шаром. За счет шарового полирования средняя высота поверхности снизилась до 85 %, а микротвердость увеличилась до 20 %. Полировка также создавала сжимающие остаточные напряжения, которые были ответственным фактором повышения твердости стальной поверхности. Трбологические испытания проводились при возвратно-поступательном движении в условиях сухого скольжения. Керамический шарик диаметром 10 мм из материала WC контактировал со стальным диском. Было обнаружено, что полировка шариков приводит к улучшению износа диска и трения пары скольжения. Максимальные снижения коэффициента трения и объема износа по сравнению с фрезерованным образцом составили 39% и 85% соответственно. Образцы с наименьшей амплитудой и высокой микротвердостью привели к наиболее высокому поведению.

Шаровое полирование — это отделочный процесс, вызывающий пластическую деформацию поверхности, при которой твердый шарик перемещается и прижимается к поверхности. Это приводит к улучшению качества поверхности, а также физико-механических свойств заготовки. Поскольку загрязнение окружающей среды невелико, этот процесс является интересной альтернативой измельчению. Обычно диаметр сферы составляет от 3 до 12 мм. В большинстве работ качество поверхностного слоя оценивалось по шероховатости поверхности, характеризуемой параметром Ra (средняя высота шероховатости), микротвердости и остаточным напряжениям1. Обычно входными параметрами2 были полирующая нагрузка, скорость движения и подача. Полировка шаром обычно приводит к сглаживанию поверхности, увеличению твердости и сжимающим напряжениям3.

Исследователи в основном изучали влияние шаровой полировки на уменьшение высоты шероховатости4,5,6,7,8,9,10,11.

Аттаби и др. 4 установили, что шаровая полировка стали AISI 316L привела к снижению параметра Ra до 93%.

Banh и соавт.5 достигли уменьшения параметра Ra бескислородной меди с 0,89 (после помола) до 0,18 мкм за счет шаровой дорновки.

Дзионк и др.6 получили снижение параметра Sa (расширение площади параметра Ra) почти на 50% за счет полировки керамическим шаром закаленного вала.

Херес-Меса и др.7 добились снижения среднеквадратичного значения. высота шероховатости Sq поверхностей Ti-6Al-4 V за счет шарового полирования. Также учитывались изменения асимметрии Ssk и эксцесса Sku. Влияние дополнительной вибрации на уменьшение высоты поверхности было положительным при исходном значении параметра Sq менее 2 мкм.

Vaishya с соавт.8 добились снижения высоты шероховатости 95% материала, используемого в оптических формах, за счет шарового полирования карбида вольфрама, начальная шероховатость поверхности, определенная по параметру Sa(Ra), составила 5 мкм. Увеличение нагрузки на полировку приводило к сглаживанию поверхности.

Канович и др.9 получили снижение параметра Ra поверхности стали с 3,4–4,5 до 0,13 мкм за счет дорнования керамическим шариком.

Эль-Тайеб и др.10 обнаружили, что уменьшение диаметра шарика привело к уменьшению высоты шероховатости поверхности алюминиевого сплава на 75%.

Свирад и др.11 добились снижения параметра Sq образца мартенситной стали за счет шарового полирования.

Также изучалось влияние полировки шаром на повышение твердости12,13,14,15,16,17,18,19.

Хамадаче и др.12 показали, что показатель упрочнения поверхностного слоя увеличился на 10% за счет полировки алмазным шариком из стали 36NiCrMo6.

Бурьеба и др.13 обнаружили, что полировка шаром привела к увеличению твердости и прочности на разрыв почти 30% образцов стали S355JR. В14 добились увеличения твердости на 45%.