Механическая обработка серого чугуна на станках с ЧПУ: проблемы, математическое моделирование

Аннотация

В работе проведен комплексный анализ особенностей механической обработки серого чугуна марки СЧ20 на токарных станках с ЧПУ, с акцентом на шероховатость поверхности, микроструктурные изменения и оптимизацию технологических параметров. Исследования включали использование современных измерительных приборов для оценки параметров шероховатости (Ra), твердости по Виккерсу (HV) и характеристик графитовых включений в структуре материала. Проведенные эксперименты показали, что увеличение скорости резания до 3000 об/мин приводит к формированию цементитной белой зоны в зоне резания, что повышает твердость поверхности до 261,5 HV и улучшает её износостойкость. В то же время низкие скорости резания сохраняют ферритно-перлитную структуру без значительных изменений графита. Математическое моделирование, выполненное с использованием регрессионного анализа, выявило ключевые технологические факторы, влияющие на шероховатость и микроструктуру. Наибольшее значение в модели имеет количество графитовых областей (Ng), что подтверждается диаграммой Парето. Построенная математическая модель позволяет прогнозировать шероховатость поверхности в зависимости от режимов обработки и оптимизировать технологический процесс.

Полученные результаты указывают на возможность целенаправленного управления микроструктурой и свойствами материала при обработке серого чугуна для создания поверхностей с повышенной твердостью и износостойкостью. Это особенно актуально для изготовления деталей, работающих в условиях интенсивного трения и высоких нагрузок, таких как зубчатые колеса и валы. Методики, предложенные в работе, позволяют снизить затраты на термическую обработку и улучшить качество готовой продукции.