Determination of machining allowance for parts with chrome coatings

Abstract

The analysis of methods of determination of allowances for machining of coatings is carried out. The surface roughness after diamond round grinding of electrochemical chrome coatings applied in quiet and flowing electrolytes is investigated. It is established that the thickness of the defective layer depends on the method of applying the electrochemical chrome coating. Chrome coating of steel parts in a flowing electrolyte provides a smaller thickness of the defective layer compared to chrome coating in a quiet electrolyte. It is also established that the minimum allowance for obtaining surfaces with minimum roughness after diamond grinding of electrochemical chrome coating depends on the total thickness of the coating and increases with its growth. The scientific novelty of the obtained research results lays in the specification of dependence of the thickness of defective surface layer on the operational layer of chrome electrochemical coatings applied in quiet and flowing electrolytes on cylindrical steel parts to provide obtaining the processed surface with the minimum roughness after diamond round grinding. The practical value lies in the fact that an engineering method for calculating allowances for machining (diamond grinding operation) of cylindrical steel parts with chrome electrochemical coatings has been developed.

Проведено аналіз методів визначення припусків на механічну обробку металевих, оксидних та керамічних покриттів, які базуються на міцності покриттів, зміні мікротвердості, забезпеченні одержання мінімальної шорсткості обробленої поверхні. Визначення раціональних припусків на механічну обробку деталей з електрохімічними хромовими покриттями є важливою техніко-економічною задачею машинобудування, оскільки занижені значення припусків не гарантують досягнення необхідної точності розмірів та відповідної шорсткості робочої поверхні деталей, призводять до зниження ресурсу роботи виробів, а завищені значення припусків призводять до зростання витрат на механічну обробку. Мета – розроблення інженерної методики визначення припусків на механічну обробку сталевих деталей з хромовими електрохімічними покриттями для забезпечення необхідної точності та шорсткості зовнішніх циліндричних поверхонь. Покриття наносили на циліндричні сталеві зразки у спокійному та проточному електроліті на установці, спорядженій автоматизованою системою контролю технологічних параметрів процесу електрохімічного хромування. Досліджено шорсткість поверхонь після алмазного круглого шліфування електрохімічних хромових покриттів, нанесених у спокійному та в проточному електролітах. Встановлено, що товщина дефектного шару залежить від способу нанесення електрохімічного хромового покриття. Хромування сталевих деталей у проточному електроліті забезпечує одержання меншої товщини дефектного шару порівняно з хромуванням у спокійному електроліті. Також встановлено, що мінімальний припуск для одержання поверхонь із мінімальною шорсткістю після алмазного шліфування електрохімічного хромового покриття залежить від загальної товщини покриття та збільшується з її зростанням. Аналіз результатів розрахунку припусків показав, що припуск на механічну обробку заготовок деталей з хромовим покриттям, нанесеним у спокійному електроліті, є більшим порівняно з покриттям, отриманим у проточному електроліті, в 2,5 разу. Це обумовлено нерівномірним нанесенням електрохімічного хромового покриття у спокійному електроліті внаслідок ускладнення газовідведення з поверхні покриття у процесі електролізу порівняно з електролізом у проточному електроліті. Зазначені недоліки хромування в спокійному електроліті усуваються під час нанесення покриття на циліндричні деталі в проточному електроліті, про що свідчить також зменшення конусоподібності деталей з покриттями приблизно в 1,7 разу та глибини дефектного поверхневого шару – 2,6 разу відповідно. Наукова новизна одержаних результатів досліджень полягає у встановленні залежності товщини дефектного поверхневого шару від товщини робочого шару для хромових електрохімічних покриттів, нанесених у спокійному та в проточному електроліті, на циліндричні сталеві деталі, після зняття якого алмазним круглим шліфуванням забезпечується отримання обробленої поверхні з мінімальною шорсткістю. Практична цінність полягає в тому, що розроблено інженерну методику розрахунку припусків на механічну обробку (операцію алмазного шліфування) циліндричних сталевих деталей з хромовими електрохімічними покриттями.