ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Технологические методы поверхностного упрочнения деталей машин из "Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени (БР) " На рис. 3.47 представлены эпюры остаточных напряжений в образцах из легированных сталей 25Х2ГНТА и 20Х2НЧА после цементации и последующей обдувки дробью. По оси абсцисс на этом рисунке отложено расстояние от поверхности внутрь металла. Как видно, в слое глубиной —0,15 мм возникают сжимающие остаточные напряжения, максимальное значение которых 80—100 кгс/мм . Далее эти сжимающие напряжения переходят в растягивающие. [c.127] Сопоставляя коэффициенты 3упр и Рупр, найденные по схемам (см. рис. 3.48 и 3.49) и экспериментально, можно сделать вывод, что указанные схемы дают весьма удовлетворительное объяснение эффекта упрочнения. Из этих схем следует, что разрушение гладких образцов, наклепанных роликами или шариками, должно получаться подслойным. Из опыта следует, что подслойное разрушение от усталости наблюдается в ряде случаев на гладких образцах из стали при наклепе роликом и обдувке дробью. [c.130] подобные приведенным на рис. 3.48, -3.49, позволяют проанализировать влияние различных факторов (глубины упрочненного слоя, абсолютных размеров, уровня концентрации напряжения и т. д.) на эффект упрочнения. Так как разрушение в описанном выше случае является подслойным, то твердость и остаточные напряжения у поверхности не влияют на эффект упрочнения. Основную роль при подслойном разр шении играют глубина наклепанного слоя и распределение остаточных напряжений в зоне перехода от слоя к неупрочненной сердцевине. Эффект упрочнения растет с увеличением глубины слоя до определенного предела, а также с увеличением глубины проникновения остаточных сжимающих напряжений. [c.130] При дальнейшем увеличении глубины упрочненного слоя, не сопровождающемся увеличением твердости на поверхности, разрушение (из подслойного) может перейти на поверхность. В этом случае дальнейшее увеличение глубины слоя не приводит к повышению эффекта упрочнения, и основную роль играют твердость и остаточные напряжения на поверхности. Эти закономерности подтверждаются экспериментально. [c.130] В работе [35] по описанной методике проанализирован эффект упрочнения при нитроцементации на различную глубину и при наклепе дробью. Соответствующие эпюры представлены на рис. 3.51. При нитроцементации на глубину 0,4 мм (рис. 3.51, а) на поверхности возникают остаточные сжимающие напряжения Qo T = —-10 кгс/мм . Расчетное значение коэффициента упрочнения (оцененное на схеме по линии 4, касательной к кривой 3) Рупр = 1,18 при экспериментальном значении Рупр = 1,28. Увеличение глубины слоя нитроцементации с 0,4 до 0,9 мм приводит к возникновению в поверхностном слое растягивающих остаточных напряжений с наибольшим значением —20 кгс/мм (линия 2 на рис. 3.51, б). Поэтому кривая 3 предельных амплитуд с учетом остаточных напряжений в поверхностном слое лежит левее кривой и эффект упрочнения снижается (Рупр = Рупр = 1,06). [c.130] Необходимо отметить, что переход очага разрушения с поверхности в подслойную область сам по себе должен вызывать некоторое повышение сопротивления усталости, так как зерна металла, выходяш,ие на поверхность, находятся в облегченных условиях для накопления усталостных повреждений. Кроме того, при указанном переходе перестают влиять на возникновение трещ,ины поверхностные дефекты (микронеровности и т. п.). Дополнительное повышение сопротивления усталости не учитывается схемами типа рис. 3.48, 3.49, 3.51, что является одной из причин того, что на схемах рис. 3.51 Рупр Рупр- Однако близость величин Рупр и Рупр подтверждает целесообразность использования описанного метода для объяснения и оценки зависимости эффекта упрочнения от многих технологических и конструктивных факторов. [c.131] При наличии резкой концентрации напряжений с большим градиентом напряжений у поверхности очаг разрушения переходит на поверхность. При этом увеличение глубины упрочненного слоя не приводит к повышению эффекта упрочнения [22, 52]. [c.132] Влияние абсолютных размеров поперечного сечения на эффект упрочнения образцов с концентрацией напряжений зависит от расположения очага зарождения трещины усталости. Если трещина зарождается у поверхности (например, в образцах с повышенной концентрацией напряжений), то эффект упрочнения, очевидно, не зависит от относительной толщины упрочненного слоя и, следовательно, от размеров образца. При средних же уровнях концентрации напряжений эффект упрочнения определяется взаимным расположением эпюр распределения пределов выносливости по сечению (с учетом влияния остаточных напряжений) и распределения рабочих напряжений. [c.132] Вследствие указанного выше характера диаграмм предельных напряжений при асимметричном цикле в области средних растягивающих напряжений цикла эффект упрочнения снижается с ростом асимметрии цикла, особенно при химико-термических обработках. Коэффициенты влияния асимметрии цикла для образцов, подвергнутых цементации, достигают значений = 0,5 4-0,6 [52]. В случае поверхностного наклепа влияние асимметрии цикла сказывается в меньшей степени. [c.132] Технологические методы поверхностного упрочнения деталей машин широко применяют в промышленности [12, 20 и др.]. [c.132] Вернуться к основной статье