Наклёп. ППД. Упрочнение поверхностного слоя.

Часто бывает, что в работе теория и практика дают разные конечные результаты. Еще много лет назад было замечено, что при анализе долговечности работы одинаковых изделий, сделанных и обработанных с одинаковой геометрической точностью и шероховатостью рабочих поверхностей, фактическая долговечность этих изделий может отличаться в 5-10 раз.

Это можно объяснить изменением структуры и свойства верхнего слоя металла, который подвергся обработке. Этот слой обычно имеет толщину в несколько десятков микрон и называется поверхностным слоем. Можно говорить о структуре поверхностного слоя или его внутренних напряжений, но ИМХО основной фактор, влияющий на срок работы изделия (например, режущего инструмента) является его микротвердость, т.е. наклёп. Своими исследованиями это подтверждает и Ящерицын П.И. в книге "Тонкие доводочные процессы...", материалы которой использованы при написании этой статьи – с увеличением микротвердости повышаются усталостная прочность и износоустойчивость.

От методов и способов конечных и финишных режимов обработки основных поверхностей режущего инструмента зависит наличие или отсутствие наклёпа обработанной поверхности, который характеризуется повышенной величиной микротвердости поверхностного слоя.

Наклёп – изменение структуры и свойств металла, вызванное пластическим деформированием поверхностного слоя металла. Приводит к повышению микротвердости поверхностного слоя и способствует повышению усталостной прочности деталей..

Результаты исследований лаборатории Ящерицына показывают, что все процессы конечной абразивной обработки (полирование, доводка, суперфиниш  и др.) в большинстве случаях создают в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия, величина и глубина которых зависят от вида и режимов обработки. Существует мнение, что фактор такого напряжения должен рассматриваться не как самостоятельный, а как следствие наличие наклёпа обработанной поверхности.

Заточка маникюрных кусачек - как начать.

На форумах заточников парикмахерского и маникюрного инструмента (ЗПМИ) можно встретить мнение, что величину возможной микротвердости, образованной при финишной обработке, можно без труда измерить стационарным или переносным твердомером и сравнить с соседним, необработанным участком. Но я не нашел подтвержденных результатов таких измерений (и их самой возможности) у того же Ящерицына, далеко не последнего исследователя процессов доводочной обработки - обычно делается анализ долговечности работы, описанный в начале статьи или анализ фотографий микроповерхностей, сделанных при увеличении в более 1000 раз.

Получение наклёпа (увеличение микротвердости поверхностного слоя) может произойти при окончательной доводке и полировании обрабатываемой поверхности металла. А может и не произойти – это длительный и недешевый процесс не только подбора материалов, режимов обработки и анализа результатов, но и сама доводка и финишное полирование с целью получения наклёпа занимает немало времени при отсутствии гарантированного результата...


Одним из способов получения наклепа является выглаживание (см. термин выглаживание), когда при ППД (см. термин ППД - поверхностно пластичное деформирование) происходит упрочнение РК. В этом случае, при заточке ножей из сталей серий 420 (с 50-54 HCR) и их аналогов кромка становится довольно хрупкой и сколы появляются там, где их ни когда не было, а при выглаживании и ППД кромок ножей из сталей серий 440С (55-58HRC) и их аналогов на самой РК образуются выступающие карбиды, которые с одной стороны повышают агрессию выполняя роль микропилы, а с другой  - могут считаться дефектом полирования, с образованием бугристой поверхности (см. термин апельсиновая кожица).

На фото: РК из стали 12C27 (слева) и 440C (справа) при увеличении в 1400 раз. На 440C видны мощные карбиды, выполняющие роль "микропилы" (источник: А.Марьянко "Заточка и доводка ножей").

По большому счеты, создание такого наклепа при заточке ножей не является проблемой. Другой момент это контроль его величины и побочные эффекты - хрупкость и выступающие карбиды при увеличении стойкости кромки. И конечно следует помнить, что все усилия при выглаживании и ППД сводятся на нет при первой же правке  РК ножа на мусате.

Теоретически такое выглаживание можно сделать на маникюрных кусачках и парикмахерских ножницах, сделанных из недорогих сталей. Но такой наклеп приведет, в виду специфики работы, приведет к чрезмерному выкрашиванию РК, увеличению износа и сокращению сроков службы инструмента, а на сталях с выступающими карбидами - к затруднениям при выполнении некоторых операция (например, т.н. слайсинг или скользящий срез).

В заключении отмечу, что я критично отношусь к своим знаниям в области процессов, происходящих при доводки, полировании и образовывавшемся при этом поверхностном слое, и как оказалась, что это не только моя проблема – сущность этих процессов до сих пор полностью не выяснена, есть несколько теорий и точек зрения, о которых я как нибудь расскажу в следующий раз...

ZAT (Днепр, Украина)
http://www.zat24.com/

Создана 15.12.14, посл.обновление - 06.09.17