Факторы, оказывающие влияние на повышение сопротивления усталости :

СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ

Сопротивление усталости - способность деталей машин сопротивляться разрушению при действии знакопеременных нагрузок.

Усталость подразделяют на

• многоцикловую

• малоцикловую.

При малоцикловой усталости усталостные разрушения происходят в результате приложения малого числа циклов (порядка сотен тысяч) при повышенных напряжениях. Усталостное разрушение протекает при упругопластическом деформировании.

При многоцикловой усталости материала усталостные разрушения происходят в результате приложения большого числа циклов. Усталостное разрушение протекает в основном при упругом деформировании.

Путем ППД повышают сопротивление усталости.

Факторы, оказывающие влияние на повышение сопротивления усталости:

• создание остаточных сжимающих напряжений в поверхностном слое;

• получение благоприятных по форме микронеровностей и минимального (для большинства методов) параметра шероховатости поверхности;

• положительные микроструктурные изменения в поверхностном слое металла;

• создание направленной текстуры металла в поверхностном слое.

Особенно благоприятно применение ППД для деталей, имеющих концентраторы напряжений.

Пределы выносливости деталей с концентраторами напряжений повышаются вследствие ППД в 2 раза и более. Обработка ППД может полностью нейтрализовать неблагоприятное воздействие концентраторов напряжений.

Применение методов ППД эффективно для упрочнения:

• торсионных валов с мелкими треугольными шлицами (обрабатываются стебли валов, галтели и впадины шлицев);

• зубчатых колес;

• коленчатых валов двигателей всех типов и размеров, в том числе крупногабаритных из чугуна с шаровидным графитом;

• шатунов;

• силовых шпилек и болтов;

• пружин;

• рессор и т. д.

Особенно эффективно использование ППД деталей авиационной техники, для которых характерно циклическое нагружение (лопатки ГТД, лопасти вертолетов, силовые детали крыльев и фюзеляжа и т. д.). Сопротивление усталости этих деталей повышается до двух раз и более.

Эффективность различных методов упрочнения ППД

Метод упрочнения	Толщина наклепанного слоя, мм	Остаточные напряжения, МПа
Обкатывание шаром (ОШ)	0,3—0,8	400—750
Алмазное выглаживание (АВ)	0,1—0,3	500—850
Ультразвуковая обработка (УЗО)	0,1—0,25	300—600
Обработка щетками (ОЩ)	0,04—0,08	600—1100

 

Обкатывание роликами под большим давлением, поверхностное дорнование, обработка дробью и чеканка обеспечивают значительно большие глубины распространения остаточных напряжений и более высокие значения этих напряжений, чем ОШ, АВ, УЗО и ОЩ. Эти методы целесообразно использовать для обработки деталей больших размеров, а также деталей, имеющих значительные концентраторы напряжения.

Ударное раскатывание, виброударная и центробежная обработка по достигаемым результатам занимают промежуточное положение между указанными группами методов.

При обкатывании роликами крупных валов с увеличением силы возрастает толщина слоя со сжимающими остаточными напряжениями и глубина, на которой они достигают максимальных значений.

Максимальное значение твердости обычно находится непосредственно на поверхности, а максимальное значение напряжения — на некотором расстоянии от поверхности.

 

 

Износостойкость

Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров, тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и (или) его остаточной деформации.

Зависимость температуры от нагрузки при различных способах финишной обработки

Важной характеристикой узлов трения, работающих в условиях схватывания металла, является температура на поверхности трения. При всех прочих равных условиях испытания (давление, скорость, смазочный материал) у вибронакатанных поверхностей температура на 52 °С ниже, чем у шлифованных

КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ

Коррозионные повреждения деталей машин происходят в результате химического или электромеханического воздействия окружающей среды. При коррозии металл превращается в окислы.

Коррозия

• атмосферную,

• газовую

• в воде или электролитах.

После обработки ППД происходит сглаживание неровностей исходной поверхности и образование микрорельефа с впадинами, радиус которых значительно больше чем у поверхностей, обработанных любым методом резания, что определяет меньшую концентрацию в них продуктов, вызывающих коррозию. В результате коррозионная стойкость повышается.

Повышение коррозионной стойкости обеспечивают статические методы, создающие небольшие глубины упрочнения, сильно снижающие шероховатость поверхности, при которой микронеровности имеют сглаженный характер без глубоких впадин (алмазное выглаживание, обкатывание шариковым инструментом и в меньшей степени упругое накатывание роликом). Эффективны некоторые ударные методы (вибрационно-ударная, ультразвуковая, центробежная шариковая обработка).

  40. СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНТАКТНОЙ УСТАЛОСТИ

Контактная усталость — процесс накопления повреждений и развития разрушения поверхностных слоев материала под действием переменных контактных нагрузок, вызывающих образование ямок выкрашивания или трещин и снижение долговечности.

Параметры поверхностного слоя, повышающие контактную усталость:

• сглаженная форма микронеровностей;

• твердость;

• мелкодисперсная структура;

• сжимающие остаточные напряжения.

• Детали, работающие в условиях контактного нагружения, изготовляют из высокопрочных материалов, они проходят обычно химико-термическую обработку до получения HRC 55—62.

• Для увеличения контактной усталости наиболее целесообразна обработка дробью (микрошариками) и алмазное выглаживание. Обработкой дробью упрочняют зубчатые колеса и другие детали сложной конфигурации, а детали простой и правильной геометрической формы обрабатывают алмазным выглаживанием.

• Характеристики стали 12Х2НВФА (HRC 60—61),

• упрочненной различными методами

41 Основные направления развития методов ППД:

• Новые кинематические схемы движения инструмента и детали

• Создание специальных условий для протекания процесса (подогрев и охлаждение, нейтральные и специальные среды, ультразвук, облучение и т. д.) и характера воздействия (импульсный, сплошной с заданной периодичностью)

• Использование новых источников энергии и новых энергоносителей

• Совмещение различных методов в одном цикле и сочетание методов ППД, а также методов ППД с методами резания и другими методами упрочнения (термо-химические покрытия)

• Использование новых СОЖ и ПАВ

Основные направления развития инструментов, рабочих тел и оборудования:

• Использование новых материалов со специальными свойствами

• Создание новых форм и расширение диапазона размеров

• Разработка новых способов крепления и установки

• Совершенствование связей между инструментами, между инструментами и обрабатываемой поверхностью, между инструментами и оборудованием

• Обеспечение непрерывности обработки

• Обеспечение адаптивности и самонастраиваемости

• Создание по каждому методу гаммы оборудования на весь диапазон размеров деталей и параметров обработки

• Создание оборудования для обработки деталей сложной конфигурации, крупногабаритных и длинномерных

Гидростатический шариковый инструмент для накатного полирования. Микродеформирование поверхности заготовки осуществляется шариком из твердого материала со специально обработанной поверхностью. Шарик прижимается к поверхности заготовки давлением жидкости, одновременно плавая в ней и имея возможность вращаться в любом направлении

Метод электромеханического сглаживания (ЭМС) - основан на деформировании микронеровностей поверхности с подогревом ее электрическим током

Упрочнение импульсными водовоздушными струями, получаемыми при высоковольтном разряде в жидкости, находящейся в камере специальной формы.

При воздействии на изделие из металла водовоздушных струй значительно повышается его твердость без заметного изменения размеров и формы, при этом происходят своеобразные структурные изменения, улучшающие свойства обработанного металла

СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ

Сопротивление усталости - способность деталей машин сопротивляться разрушению при действии знакопеременных нагрузок.

Усталость подразделяют на

• многоцикловую

• малоцикловую.

При малоцикловой усталости усталостные разрушения происходят в результате приложения малого числа циклов (порядка сотен тысяч) при повышенных напряжениях. Усталостное разрушение протекает при упругопластическом деформировании.

При многоцикловой усталости материала усталостные разрушения происходят в результате приложения большого числа циклов. Усталостное разрушение протекает в основном при упругом деформировании.

Путем ППД повышают сопротивление усталости.

Факторы, оказывающие влияние на повышение сопротивления усталости:

• создание остаточных сжимающих напряжений в поверхностном слое;

• получение благоприятных по форме микронеровностей и минимального (для большинства методов) параметра шероховатости поверхности;

• положительные микроструктурные изменения в поверхностном слое металла;

• создание направленной текстуры металла в поверхностном слое.

Особенно благоприятно применение ППД для деталей, имеющих концентраторы напряжений.

Пределы выносливости деталей с концентраторами напряжений повышаются вследствие ППД в 2 раза и более. Обработка ППД может полностью нейтрализовать неблагоприятное воздействие концентраторов напряжений.