ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Упрочнение крупных деталей поверхностным наклепом из "Технология тяжелого машиностроения " Поверхностный наклеп является эффективным средством повышения усталостной прочности деталей, работающих в условиях циклических нагрузок. Наклеп может осуществляться различными методами пластической деформации поверхностного слоя дробеструйным и центробежным способами, обкатыванием роликами, чеканкой ударниками и т. д. 166]. [c.157] Благоприятное действие поверхностного наклепа неоднократно проверялось прямыми испытаниями образцов на усталостную прочность при различных способах циклического нагружения [64, 66, 69 ]. Предел выносливости образцов, не имеющих конструктивных концентраторов напряжений (гладких), повышается в результате пверхностного наклепа на 25—40%. [c.157] Для деталей, имеющих конструктивные концентраторы напряжений в виде прессовых посадок, галтелей, выточек и т. п., поверхностный наклеп особенно полезен. Так, например, наличие напрессованной втулки снижает усталостную прочность образцов примерное вдвое. Обкатыванием удается значительно повысить усталостную прочность, а зачастую и полностью устранить вредное влияние напрессовки. В результате поверхностного наклепа на 60% повышается предел выносливости образцов с кольцевым надрезом, на 50% — образцов с поперечным отверстием, на 30— 100% — ступенчатых образцов с галтелями малого радиуса. [c.157] Высокая эффективность поверхностного наклепа для образцов с концентраторами напряжений объясняется благоприятной ролью остаточных напряжений сжатия, возникающих при пластической деформации поверхностного слоя. Они позволяют в большой мере или даже полностью устранить вредное влияние концентраторов на прочность. [c.157] Большинство известных количественных характеристик эффективности поверхностного упрочнения получено при усталостных испытаниях образцов диаметром менее 100 мм. В последние годы, однако, проведен ряд экспериментальных работ, убедительно показавших высокую эффективность поверхностного наклепа и для образцов относительно крупных размеров. [c.157] в ЦНИИТМАШе были испытаны на круговой изгиб образцы стали 40 диаметром 180 мм, обкатанные роликами и шариками по методике, разработанной совместно с Уралмашзаводом для упрочнения крупных деталей 168]. Испытания проведенные на резонансной машине У-200 при базе 10 миллионов циклов показали, что предел выносливости гладких образцов повысился на 37%, образцов со втулкой на 200% и ступенчатых образцов с галтелью радиусом 8 мм на 42%. В результате поверхностного наклепа прочность ступенчатых образцов почти достигла, а прочность образцов со втулкой даже превзошла прочность гладких не-упрочненных образцов [69]. [c.157] Высокая эффективность поверхностного наклепа для крупных деталей подтверждается и данными, полученными непосредственно при эксплуатации упрочненных деталей. Эти данные важны ввиду ограниченного количества лабораторных средств для испытаний крупных образцов на усталость, большой длительности и высокой стоимости таких испытаний. Особенно наглядно упрочняющий эффект проявляется у деталей, работающих в условиях ограниченной долговечности, при напряжениях, превосходящих предел выносливости. Характерный пример такого рода деталей — штоки штамповочных молотов. В месте запрессовки относительно тонкого штока в массивную бабу при работе молота создается высокая концентрация напряжений, приводящая к частым поломкам штоков, несмотря на применение для их изготовления высокопрочных легированных сталей. [c.158] Известно в практике работы заводов упрочнение поверхностным наклепом валков обжимного стана 830. В результате обкатки ручьев срок службы валков увеличивается в среднем с 850 до 1400 н работы [58]. Многократное увеличение долговечности получено при эксплуатации таких упрочненных деталей, как клапанные пружины, рессоры, торсионные валы, железнодорожные оси и т. п. [63, 671. Однако данных, характеризующих эффективность поверхностного наклепа деталей диаметром более 200—250 мм, известно очень мало. В то же время в тяжелом машиностроении часто возникает необходимость упрочнения крупных деталей. Суждение об эффективности поверхностного упрочнения для деталей, имеющих диаметр 500 мм и более, может быть высказано на основании исследований пластической деформации поверхностного слоя и остаточной напряженности металла крупных деталей. [c.158] Признается возможность эффективного упрочнения деталей практически любых размеров [67]. Это утверждение основано, с одной стороны, на том, что современные методы обработки позволяют создать значительный по абсолютной величине наклепанный поверхностный слой металла, измеряемый десятками миллиметров, и, с другой, — на возможности упрочнения деталей за счет относительно тонкого наклепанного слоя, составляющего по глубине 0,02—0,05 радиуса упрочняемой детали. [c.158] Специальное исследование, проведенное в ЦНИИТМАШес образцами диаметром 5, 10 и 30 мм, показало, что, несмотря на проявление масштабного эффекта, заключающегося в понилсении прочности с ростом размера образцов, относительная величина упрочнения обкатыванием остается одинаковой при сохранении геометрического подобия размеров упрочненного слоя. Однако еще ранее было показано, что даже значительное отступление от оптимальной глубины наклепа приводит к потере небольшой доли упрочняющего эффекта. Так, например, снижение рабочей силы обкатывания на 60% вызывает понижение эффекта упрочнения лишь на 5% [66 j. Это подтверждается рядом более поздних исследований [67]. [c.159] Даже в тех случаях обработки крупных деталей, когда применяемые режимы не позволяют рассчитывать на максимальный эффект, упрочнение все л е, как правило, остается весьма значительным. [c.159] Вернуться к основной статье