Упрочнение поверхностного слоя деталей машин

УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН [c.86]

Рис. 50. Схемы основных методов механического упрочнения поверхностного слоя деталей машин

На поверхности детали после фрезерования образуются неровности Б виде чередующихся гребешков и впадин (шероховатость и волнистость), возникают остаточные напряжения в- верхнем слое металла, меняется твердость на разной глубине от поверхности (упрочнение и наклеп) и происходят другие явления, влияющие на эксплуатационные свойства поверхностного слоя деталей машин. Все перечисленные характеристики определяют качество поверхностного слоя или, сокращенно, качество поверхности деталей машин. [c.155]

Основными факторами, определяющими особенности формирования механических, а также физико-химических свойств тонких поверхностных слоев при обычной технологической обработке (например, резанием), являются пластическая деформация, как правило однократная, температура, а также действие рабочих сред. При простой специальной обработке поверхностных слоев деталей машин, например при упрочнении механическим наклепом, определяющим показателем является степень пластической деформации. При сложных специальных методах технологической обработки, например при химико-термической обработке, главное влияние на свойства поверхностных слоев оказывает режим нагрева и охлаждения и действие специальных активных сред. [c.32]

Поверхностные слои деталей машин особенно ответственны, так как чаще всего именно в них появляются очаги усталостного разрушения. Упрочняя эти слои металла поверхностной обработкой давлением, обычно удается обеспечить существенное упрочнение всей детали в целом. [c.163]

Электроискровую обработку применяют для упрочнения поверхностного слоя металлов деталей машин, пресс-форм, режущего инструмента. Упрочнение состоит в том, что на поверхность изделий наносят тонкий слой какого-либо металла, сплава или композиционного материала. Подобные покрытия повышают твердость, износостойкость, жаростойкость, эрозионную стойкость и другие характеристики изделий. [c.403]

Честно в А. Л. Повышение износостойкости деталей машин упрочнением поверхностных слоев. Сб. Повышение долговечности машин . Маш-гиз, 1956, с. 194—204. [c.115]

Приведенные выше данные о способах упрочняющей обработки деталей машин показывают, что в зависимости от применяемого способа упрочнения можно изготовлять детали машин с требуемыми физико-механическими и химическими свойствами их рабочих поверхностей. Кроме того, можно изменять твердость, предел прочности, химический состав, величину и характер распределения остаточных напряжений в рабочем поверхностном слое деталей. Внедрение процессов упрочняющей обработки в практику машиностроения позволяет в широких пределах изменять предел выносливости, износостойкость, коррозионную стойкость, жаростойкость и другие эксплуатационные свойства деталей машин. [c.343]

Наиболее эффективным для повышения износостойкости и усталостной прочности является применение современных технологических способов упрочнения рабочих поверхностей деталей машин, так как разрушения от изнашивания и усталости начинаются с поверхностных слоев деталей. [c.283]

Износостойкость деталей машин должна оцениваться в соответствии со свойствами их поверхностных слоев и процессами, протекающими при износе. Изменения в поверхностном слое при эксплуатации характеризуются пластическими деформациями, процессами диффузии и адсорбции, термическими и усталостными явлениями. В результате этих изменений возможно упрочнение поверхностного слоя (механическое, химическое, термодиффузионное) и разупрочнение его. [c.283]

Электроискровую обработку применяют также для упрочнения поверхностного слоя металлов деталей машин, пресс-форм, режущего инструмента. Упрочнение состоит в том, что на поверхность изделий наносят тонкий слой какого-либо металла, сплава или композиционного [c.445]

Упрочнение поверхностных слоев изделий в технике (ГОСТ 18296—72) прежде всего ориентировано на повышение долговечности деталей машин и оборудования, поскольку их [c.127]

Влияние этих факторов особенно значительно для деталей машин, работающих на изгиб, кручение, т.е. когда напряжения максимальны на поверхности (валы, оси, зубчатые колеса и др.). Упрочненный поверхностный слой в виде жесткой оболочки затрудняет выход дислокаций на поверхность и тем самым препятствует развитию на ней повреждений и образованию трещин усталости. Этому же способствуют и остаточные напряжения сжатия. Суммируясь с напряжениями от внешней нагрузки, они уменьшают на поверхности неблагоприятные напряжения растяжения. [c.278]

Большинство деталей машин подвержено изгибу и кручению, при которых максимальные напряжения возникают в поверхностных слоях деталей. На поверхности расположены основные источники концентрации напряжений, поэтому разрушение деталей, как правило, начинается с поверхности. Именно прочность поверхностного слоя деталей в ряде случаев имеет определяющее значение. Для повышения конструкционной прочности деталей машин широко применяют поверхностные упрочнения, реализуемые различными способами (см. 1.5). [c.22]

Одновременно возникает задача, связанная с нормированием качества поверхности. Исследования и опыт эксплуатации машин и приборов свидетельствуют о том, что регламентация лишь высотных На, Яг, Ятах) параметров качества поверхности по ГОСТ 2789—73 на шероховатость поверхности является недостаточной, поскольку важнейшие эксплуатационные свойства деталей (износостойкость, сопротивление схватыванию и др.) зависят в большой мере от формы неровностей и степени упрочнения поверхностного слоя металла. Поэтому в ГОСТ 2789—73 помимо высотных введены три параметра вдоль средней линии ( р, и 5), которыми можно пользоваться при установлении требований к шероховатости поверхности в зависимости от ее функционального назначения. [c.3]

Универсальные методы повышения износостойкости деталей машин 1) обеспечение благоприятных условий трения и изнашивания 2) повышение качества поверхностей трения 3) упрочнение поверхностных слоев материала деталей 4) оптимизация характера внешних воздействий п др. [c.93]

Упрочнение поверхностного слоя. Физико-механические свойства поверхностного слоя под обработанной поверхностью существенно влияют на эксплуатационные качества деталей машин. [c.705]

Разработан оптический метод исследования шероховатости поверхности с помощью металлографического микроскопа МИМ-7, позволяющего определять параметры шероховатости, а также угловые характеристики выступов неровностей профиля р° и е°, которые существенно влияют на работоспособность поверхности деталей машин. Одновременно этот прибор позволяет определять глубину и микроструктуру упрочненного поверхностного слоя, которые ранее измерялись другими приборами. [c.8]

Повышение износостойкости деталей машин наплавкой. Эксплуатационную износостойкость деталей машин обеспечивают путем образования на рабочей поверхности износостойких слоев или покрытий. Один из способов упрочнения рабочей поверхности деталей машин для увеличения износостойкости - наплавка - нанесение слоя расплавленного металла на защищаемую поверхность путем плавления присадочного материала теплотой кислородно-ацетиленового пламени, электрической дуги или других источников теплоты. Наплавка может применяться как в процессе изготовления деталей машин или инструмента, когда изготовление их целиком из легированной стали нерационально, а применение других методов поверхностного упрочнения неэффективно, так и при ремонте и восстановлении изношенных поверхностей деталей машин. [c.228]

Независимость от внешней формы изделия. С одинаковым успехом можно обрабатывать и сложные, и простые по форме изделия, получая по всей поверхности упрочненный слой одинаковой толщины. При поверхностной же закалке внешняя форма изделия имеет большое значение, у многих деталей машин внешняя форма такова, что исключает возможность применения поверхностной закалки. [c.318]

Фреттинг-процесс — разрушение поверхностей деталей машин, проявляющееся в резко интенсифицированном окислении или схватывании. Значительная интенсификация окисления и схватывания вызвана динамическим характером нагружения, при котором на контакте резко увеличивается градиент деформаций и температур. Усталостные явления при трении автор ограничивает только условиями качения. Основные характеристики и развитие усталостных повреждений определяются процессами повторной пластической деформации, упрочнением и разупрочнением поверхностных слоев, возникновением остаточных напряжений и особых явлений усталости. Следует отметить, что повторная знакопеременная деформация, упрочнение и разупрочнение свойственны многим видам разрушения и при трении скольжения. [c.13]

Значение остаточных напряжений, глубина и степень деформационного упрочнения, а также получаемая шероховатость поверхностного слоя зависят от материала обрабатываемой детали, выбранного метода упрочнения и его технологических п раметров. Технологические показатели основных методов упрочняющей обработки поверхностей деталей машин приведены в табл. 7.11—7.14. [c.172]

Процесс схватывания первого рода вызывает наиболее интенсивное разрушение поверхностей трения, приводит к образованию шероховатых поверхностей с глубокими вырывами и налипшими частицами металла, упрочнению трущихся поверхностных слоев металлов вследствие возникающих значительных пластических деформаций и снижению объемной усталостной прочности деталей. Поверхности трения деталей машин в результате изнашивания в условиях схватывания первого рода представляют собой беспорядочное скопление впадин, выступов и продольных борозд разной величины и формы, следы пластического течения металла по направлению перемещения трущихся пар. На твердых поверхностях имеют место следы хрупкого разрушения металла, [c.15]

Стойкость и износоустойчивость изделий машиностроения можно повысить и путем внедрения передовой упрочняющей технологии, конкретные виды которой следует предусматривать еще на стадии конструирования машины. Упрочнение тонкого слоя (1—2 мм) детали позволяет при небольших затратах и малом расходе легирующих элементов-увеличить ее долговечность в 5—10 раз. Поверхностному упрочнению в настоящее время подвергаются тысячи наименований различных деталей машин, причем общий экономический эффект исчисляется сотнями миллионов рублей в год. [c.91]

Известно большое разнообразие высокоэффективных технологических методов поверхностного упрочнения деталей машин, повышающих пределы выносливости в два-три раза и усталостную долговечность - в десятки и сотни раз. К ним относятся методы поверхностного пластического деформирования (ПГЩ), химико-термические (азотирование, цементация, цианирование), поверхностная закалка с нагрева токами высокой частоты или лучом лазера, комбинированные и др. Причинами столь высокого повышения сопротивления усталости являются остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое и повышение механических свойств слоя в результате обработки. Суммарный эффект упрочнения зависит от взаимного расположения эпюр остаточных и рабочих напряжений и сопротивления усталости материала по сечению детали [4, 12]. [c.140]

Разрушения от усталости поверхностных слоев в деталях станков проявляются менее ярко, чем в деталях других машин. Это объясняется широким применением поверхностных упрочнений и недостаточной защитой от загрязнения и стирания поверхностных слоев. Причинами разрушения или остаточных деформаций при однократном приложении нагрузки, как правило, являются аварийные перегрузки или ослабление сечений в результате износа. [c.560]

Цементация применяется для упрочнения мелких и крупных зубчатых колес, кулачковых шайб, распределительных и других валов, пальцев поршней, тарелок клапана и прочих деталей автомобилей, тракторов, металлорежущих станков и других машин. Эффект упрочнения зависит от марки стали, глубины слоя и содержания углерода в цементированном слое прочности, вязкости и твердости сердцевины, а также величины сжимающих напряжений в поверхностном слое. [c.253]

Количество проходов при этом устанавливается в зависимости от величины давления, размеров шаров и продольной подачи. Улучшение свойств поверхностного слоя после упрочнения обкатыванием является эффективным средством повышения долговечности деталей машин. [c.284]

Вопросы механического упрочнения поверхностного слоя деталей машин еще не изучены для многих новых материалов, внедренных уже в машиностроение и создаваемых вновь. Поэтому наряду с дальнейшей систематизацией и обобщением факторов, обусловливающих природу поверхностного упрочнения на основе уже проделанных испытаний, необходимы такие же работы по новым материалам и по неизученным технологическим процессам. Для того чтобы обеспечить высокую теплостойкость многих деталей, применяют биматериалы, в которых два разных материала соединяются путем молекулярной диффузии при температурах в несколько тысяч градусов. О свойствах поверхностного слоя таких деталей и технологических методах их облагораживания известно очень мало. Это новые вопросы технологии улучшения качества поверхностного слоя деталей машин. [c.246]

Смелянский В. М. Механика упрочнения поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформрфования. М. Объединение "МАШМИР". 1992. 60 с. [c.535]

Упрочнение поверхностного слоя деталей, подвергающихся абразивному изнашиванию, хорошо достигается с помощью наплавки. Наплавкой можно получить поверхностный слой значительной толщины, что не всегда удается получить другим сиособами (поверхностной закалкой, цементацией, нитроцементацией и т. д.). Особенно выгодно применять наплавку при изготовлении новых деталей больших размеров, так как другими способами упрочнения достичь желаемых результатов почтй невозможно. Наплавка получила широкое применение при реставрации изношенных деталей строительных, дорожных, сельскохозяйственных и других машин. Основная задача, поставленная при наплавке деталей, — получение такой твердости и структуры поверхностного слоя, которые обеспечивали бы наибольшую его износостойкость при данных условиях работы з абразивной среде. Наплавка производится с помощью ацети-лено-кислородного пламени или электрической дуги. [c.94]

На основании проведенных исследований можно заключить, что все технологические факторы влияют на упрочнение и другие свойства поверхностных слоев деталей машин. Оценивать качество поверхности нужно с учетом главным образом влияния доминирующих факторов. Ниже приведены некоторые количественные данные влияния технологических факторов на глубину и степень наклепа стали Ст. 3 при обработке проходными резцами с режущей кромкой из сплава Т15К6. Влияние скорости резания на глубину наклепа выражается уравнением неравнобокой гиперболы [c.402]

В ряде случаев, когда не предъявляется повышенных требований к объемной прочности деталей машин, но необходима высокая поверхностная их прочность, хороший эффект дает технологическое упрочнение поверхностного слоя детали. Деталь, изготовленная из более дешевого материала и подвергнутая iioBepxHO THOMy упрочнению, но своей износостойкости оказывается равной детали, изготовленной из высокопрочного материала, а иногда даже превышает ее. [c.86]

Наклеп деталей машин (обкатка роликами и обдувка дробью) часто производится для повышения их усталостной прочности. Поверхностный наклеп приводит, с одной стороны, к меха1П ческому упрочнению поверхностных слоев металла, с другой стороны, к возникновению остаточных напряжений (сжатие на поверхности и рас-тях<енпе внутри металла). Рассеяние энергии при общей упругой деформации детали связано с пластической деформацией в микроскопических объемах структуры, испытывающих пластические деформации. Поскольку уирочиеиие поверхностных слосв металла соиро- [c.119]

Наряду с конструктивными методами снижения нолп1нальных и местных напряжений существует обширный арсенал технологических способов упрочнения элементов машин (табл. 12). Наиболее распространенной является закалка деталей машин. Она обеспечивает общее упрочнение деталей, повышение их износостойкости, надежности прессовых соединений. В частности, ее разновидность — сорбитизацию — процесс с образованием структуры сорбита, эффективно используют для упрочнения крановых колес. В части увеличения усталостной прочности и износостойкости эффективны также поверхностная закалка, химико-термическая обработка, пластическое деформирование (наклеп) поверхностей и термомеханическая обработка (ТМО). Два первых процесса имеют ряд общих особенностей а) упрочнению подвергается неглубокий поверхностный слой 1материала деталей, а глубинные слон не претерпевают существенных превращений, благодаря чему металл сердцевины остается вязким, что обеспечивает высокую несущую способность детали при ударных нагрузках б) в упрочненном поверхностном слое возникают значительные сжимающие остаточные напряжения, что ослабляет влияние концентрации напряжений от внешней нагрузки и повышает сопротивление детали усталостному разрушению. [c.51]

В указанных работах приведена библиография трудов по усталостной прочности материалов. В настоящее время ряд направлений в исследованиях, посвященных прочности материалов при переменных нагрузках, развился в самостоятельные разделы, имеющие большое значение для повышения долговечности машин. Так, все большее применение находят разнообразные виды поверхностей обработки деталей для повышения их усталостной прочности поверхностная закалка токами высокой частоты, холодный наклеп поверхности обкаткой роликами или обработкой дробью, термохимическая обработка, гидроабразивная обработка и др. [71]. Интересные исследования, проведенные в 1ДНИИТМАШ по развитию методов упрочнения поверхностных слоев металлов путем наклепа [72] — [74], направлены на повышение усталостной прочности и долговечности разнообразных деталей машин. [c.244]

Оптимальные режимы электромеханического упрочнения позволяют добиться не только требуемых параметров шероховатости, но и возможности получить закаленную структуру поверхностного слоя с повышенной износостойкостью, что обуславливается его высокой твердостью, прочностью и мелкозернистой структурой. Сжимаюшие остаточные напряжения в поверхностном слое от сил деформирования оказывают благоприятное влияние на различные виды разрушающих нагрузок в совокупности с повышенной пластичностью после ЭМО, что является одной из причин повышения контактной прочности поверхностного слоя. Кроме того, износостойкость повышается за счет образования после ЭМО большей несущей способности профиля, чем после механической и термической обработки, что уменьшает время приработки, а отсутствие прижогов и трещин наряду со снижением числа микронеровностей снижает число микроконцентраторов напряжения, что наряду с упрочнением поверхностных слоев повышает выносливость деталей на удар. Повышение износостойкости деталей машин, работающих в условиях трения скольжения, возможно также за счет электромеханической обработки при протекании электрического тока по импульсной схеме, благодаря чему на упрочняемой поверхности формируется специфическая текстура, представляющая собой чередование упрочненных и неупрочненных участков. [c.360]

Явления износа, ограничивающие сроки эксплуатации машин, возникают в процессе взаимодействия поверхностей при трении и развиваются в тончайших поверхностных слоях металла глу-биной в тысячные, сотые и (очень редко) десятые доли миллиметра. Поэтому при решении проблемы повышения износостойкости машин и их наиболее ответственных сборочных единиц и деталей значительное внимание уделяется различным методам упрочнения поверхностных слоев и, в частности, термической и химико-термической обработке закалке с помощью нагрева индукционными токами высокой и низкой частоты, термомеханической обработке, насыщению поверхностей деталей азотом, кремнием, алюминием, хромом и некоторыми другими элементами. В результате этих процессов износостойкость деталей повышается в десятки раз. .> [c.3]

Величина и знак остаточных напряжений после механической обработки зависят от обрабатываемого материала, его структуры, геометрии и состояния режущего инструмента, от эффективности охлаждения, вида и режима обработки. Величина остаточных напряжении может быть значительной (до 1000 МПа и выше) и оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин, их износостойкость и прочность. Выбором метода и режима механической обработки можно получить поверхностный слой с заданной величиной и знаком остаточных напряжений. Так, при точении закаленной стали 35ХГСА резцом с отрицательным передним углом 45° при скорости резания 30 м/мин, глубине резания 0,2-0,3 мм было получено повышение предела выносливости образцов на 40-50% и обнаружены остаточные сжимающие напряжения первого рода, доходящие до 600 МПа [25]. При шлифовании закаленной стали в поверхностном слое были обнаружены остаточные сжимающие напряжения до 600 МПа [26]. В некоторых случаях напряжения первого рода создаются намеренно в целях упрочнения. Например, для повышения усталостной прочности. Такой эффект получают наложением на поверхностный слой больших сжимаюп их напряжений путем обкатки поверхности закаленным роликом или обдувкой струей стальной дроби. Такой прием позволяет создать остаточные напряжения сжатия до 900-1000 МПа на глубине около 0,5 мм [25]. [c.42]

Гланной целью механической обработки деталей машин является ги)лучснис заданной геометрической формы, точности заданных размерен и шероховатости поверхностей. Однако в процессе механической обработки развиваются большие удельные усилия, металлы и сплавы в зоне обработки пластически деформируются и упрочняются, значительно повышается температура деформируемых слоев и изменяется их структура. Данные о степени упрочнения (наклепа) поверхностного слоя при основных технологических операциях обработки металлов приведены в табл. 2.3. [c.48]

Основными процессами поверхностного упрочнения деталей машин на машиностроительных заводах являются процессы химико-термической обработки, основой которых является изменение химического состава в поверхностных слоях путем диффузионного насыщения различными элементами при высоких температурах. В довоенный период на машиностроительных заводах превалирующими процессами химико-термической обработки были цементация твердым карбюризатором, жидкостное цианирование и азотирование. Цементации твердым карбюризатором подвергались детали машин и инструменты в печах периодического действия (камерных) и в печах непрерывного действия (толкательных с мазутным обогревом) на автомобильных, тракторных и самолетостроительных заводах применялся преимущественно древесноугольный твердый карбюризатор (ГОСТ 2407-51). Жидкое цианирование было наиболее распространено на Горьковском автозаводе, где в качестве цианизатора использовались соли с цианидом натрия или калия [81] на других заводах применялись соли с цианидом кальция. Азотированию подвергались преимущественно детали авиационных двигателей коленчатые валы из стали 18ХНВА, гильзы цилиндров из стали 38ХМЮА и др. [c.149]

Для достижений максимальной эффективности упрочнения деталей, работающих в условиях статических и динамических нагрузок, рекомендуется содержание углерода в цементованном слое поддерживать в пределах 0,80—1,05%. В случае применения сталей с 0,27—0,34% С глубину цементованного слоя следует назначать в пределах 0,5—0,7 мм. Для цементуемых сталей, содержащих 0,17—0,24% С, глубину цементованного слоя принимают от 1,0 до 1,25 мм. При этом следует иметь в виду, что сопротивление усталости деталей машин без концентраторов напряжений при малых глубинах слоя зависит от прочности сердцевины, при больших — от прочности поверхностного слоя. В этом случае повышение глубины упрочненного слоя оказывается полезным только до 10—20%) радиуса детали. При глубине слоя меньше этих значений сопротивление усталости повышается с увеличением прочности сердцевины. При наличии на поверхности деталей концентраторов напряжений сопротивление усталости повышается с увеличением остаточных напряжений сжатия, а глубина слоя должна быть очень малой (1—2% радиуса детали). Главным фактором, вызывающим увеличение предела выносливости при химико-термических методах обработки деталей, являются остаточные напряжения, возникающие в материале детали в процессе упрочнения. При поверхностной закалке т. в. ч. главное влияние на повышение предела выносливости и долговечности оказывает изменение механических характеристик материала поверхностного слоя. В еще большей степени это относится к упрочнению наклепом. [c.302]

Образование тонкого твердого поверхностного слоя у стали путем ее подогрева и последующего быстрого охлаждения играет важную роль во многих технологических операциях. Обрабатываемыми деталями могут быть зубчатые колеса, шпоночные канавки, зубчатые муфты, распределительные валы, концы пальцев толкателей, ножи различных машин и т. д. Поскольку допустимый износ у стали является малой величиной, то увеличение срока службы изделия достигается за счет создания поверхностного твердого слоя. Одной из важных особенностей поверхностного упрочнения является сохранение качества основной массы металла, которая также разогревается вместе с поверхностным слоем. Основным процессом при закалке является нагревание поверхности до температуры, при которой исчезает аустенитная структура. При этом углерод начинает существовать как твердый раствор карбида железа в гамме железа. Затем производится охлаждение до температуры, при которой еще не успеет образоваться устойчивое состояние перлита с ферритом или цементитом, а обра- [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...