Analysis of the Sbi and Svi functional indices in hard machining

Abstract

The functional requirements of precision machined parts can be expressed among others by topography parameters. In the automotive industry there is an increased need for the application of high-accuracy quantifying parameters. In this study wear resistance and the fluid retention ability-related 3D surface texture parameters are analyzed based on hard turning and grinding experiments. The less frequently applied functional parameters (Sbi and Svi) are compared to the high-accuracy volume parameters (Vmp and Vvv) to obtain information about the reliability of the former ones. It was found that the correlation between the two types of parameters are quite weak.

У цьому дослідженні деякі функціональні параметри тривимірної текстури поверхні точених та відшліфованих поверхонь аналізуються та порівнюються для двох процедур. Тривимірна характеристика текстур необхідна через збільшення потреби в точному аналізі поверхонь, і вони краще описують стан поверхні, ніж двовимірні параметри. Аналізованими параметрами є об'ємні параметри, піковий об'єм матеріалу (Vmp) та обсяг порожнеч у западинах (Vvv), а також функціональні індекси, індекс поверхневої несучої здатності (Sbi) та індекс утримання рідини в западинах (Svi). Вони надають інформацію про піки поверхні і, таким чином, про зносостійкість і западини поверхні, а також про здатність утримувати рідину. Ці пов'язані з трибологією характеристики, мають велике значення при експлуатації поверхонь, що контактують. Функціональні показники зіставлялися з об'ємними параметрами, коли останні бралися за основу через їх достовірність. В експериментах зовнішні циліндричні поверхні оброблялися точінням різцем із КНБ та шліфуванням з подачею. Оброблюваним матеріалом була цементована сталь, що широко використовується в автомобільній промисловості. Твердість поверхонь варіювалася від 62 до 63 HRC. Навуглерожування проводили при 900°С протягом 8 годин. Температура цементації 820°С, тривалість 30 хв. Для охолодження використовувалося масло. Текстури поверхонь були відскановані та проаналізовані за допомогою 3D-тестеру шорсткості типу AltiSurf 520. Використовувався оптичний (хроматичний конфокальний) датчик типу CL₂. Результати дослідження були отримані на основі експериментів для наступних параметрів різання: жорстке точіння – ap = 0,05 мм; vк = 60–150 м/хв; f = 0,05–0,2 мм/об; врізне шліфування – Z = 0,1 мм; nw = 1400 1/хв; vfR = 0,007–0,03 мм/с; n = 31,5–90 1/хв. Щодо надійності індексу несучої здатності поверхні (Sbi) та індексу утримування рідини у западині (Svi), коли об'ємні параметри пікового обсягу матеріалу (Vmp) та обсягу порожнин у западині (Vvv) розглядаються як базові, можна констатувати наступне: при жорсткому точінні, кореляція між параметрами Vmp та Sbi позитивна та слабка (R² = 0,073). Помітний зв'язок можна спостерігати лише тоді, коли значення швидкості подачі відносно далекі одне від одного. При жорсткому точінні кореляція між параметрами Vvv і Svi негативна і середня (R² = 0,2759). Причиною негативної кореляції є відносно сильний вплив параметра Sq, закладеного у формулу Svi. При шліфуванні кореляція між параметрами Vmp та Sbi та між параметрами Vvv та Svi слабка (R² = 0,1356) та вкрай слабка (R² = 0,0015) відповідно. Причиною є відносно високий ефект впливу параметра Sq.