Поверхностный наклеп, влияние на прочност

Влияние остаточных напряжений, полученных в результате неравномерной пластической деформации. Длительное время продолжался спор о причинах повышения усталостной прочности при поверхностном наклепе. Опыты, выполненные И. В. Кудрявцевым на стали 40, показали, что для гладких образцов не менее 7з упрочняющего эффекта поверхностного наклепа относится к остаточным напряжениям. Для деталей, имеющих конструктивные концентраторы напряжений при поверхностном наклепе, влияние сжимающих остаточных напряжений на повышение усталостной прочности значительно выше, чем для гладких. [c.297]

Режим и технология точения также могут определенным образом влиять на усталостную прочность. Высокая скорость резания и большая подача заметно снижают предел выносливости вследствие повышения шероховатости поверхности и появления неблагоприятных поверхностных напряжений. Однако имеются режимы резания, которые создают поверхностный наклеп и сжимающие напряжения, повышающие предел выносливости титана. Замечено отрицательное влияние на усталостную прочность титановых сплавов охлаждения жидкостями (вода, эмульсия и пр.) при высоких скоростях резания точением. В этом случае происходит поверхностное наводороживание и даже появление гидридных пленок и слоев, способствующих возникновению растягивающих напряжений и хрупкости поверхности. Во всех случаях конечные операции механической обработки деталей из сплавов титана, подвергающихся систематическим циклическим нагрузкам, необходимо строго регламентировать, а еще лучше предусмотреть специальную поверхностную обработку, снимающую все неблагоприятные поверхностные явления и упрочняющую металл. [c.181]

Очень часто конечной операцией изготовления полуфабрикатов или деталей из титановых сплавов является химическое травление (листы, ленты, трубы, проволока, штамповка и пр.) с целью удаления газонасыщенного слоя. Оно в значительной степени определяет уровень усталостной прочности. Наиболее часто применяемая операция обработки большинства листов, труб и других профилей — кислотное травление. В результате такой обработки циклическая прочность снижается на 20 —40 % [ 173]. Наибольшее влияние травления на усталость наблюдается у высокопрочных сплавов, наименьшее —у технически чистого титана. Заметное снижение усталостной прочности титана происходит при других видах химической обработки, например после электрохимической обработки (ЭХО). В настоящее время находит все более широкое применение ряд новых видов электрохимической и электрогидравлической обработки поверхности металлов. Влияние этих видов обработки (как финишной) на усталостную прочность титановых сплавов мало изучено. Как правило, после таких видов обработки на поверхности металла образуются тонкие наводороженные слои, что для титановых сплавов нежелательно. Электрогидравлическая обработка поверхности (электро-разрядная, электроимпульсная, электроискровая) —один из новых технологических видов очистки отливок, штамповок и других "черных" поверхностей заготовок. Эта поверхностная обработка сопровождается комплексом физико-химических и механических воздействий на металл [174]. Для титановых сплавов она благоприятна, по-видимому, вследствие сильного поверхностного наклепа и образования сжимающих напряжений у поверхности. [c.182]

Физическое состояние поверхностного слоя деталей и его напряженность, обусловленные механической обработкой, оказывают существенное влияние на эксплуатационные свойства и прежде всего на их усталостную прочность. Остаточные напряжения и деформационное упрочнение поверхностного слоя в условиях циклического нагружения и рабочих температур могут положительно и отрицательно влиять на сопротивление материала усталости. В связи с этим представляет большой научный и практический интерес изучение устойчивости поверхностного наклепа и остаточных макронапряжений после механической обработки в зависимости от температуры и продолжительности нагрева. [c.131]

При исследовании влияния на усталость качества поверхностного слоя деталей после механической обработки вначале рассматривали только шероховатость поверхности, считая, что чем меньше микронеровности поверхности, тем выше усталостная прочность. Позже были введены еще три параметра остаточные напряжения, глубина и степень поверхностного наклепа, обусловленные пластической деформацией металла поверхностного слоя. [c.164]

Деформационное упрочнение наклеп). Влияние наклепа на усталость изучали многие исследователи. Эти работы, в основном экспериментальные, вели в двух направлениях исследование влияния на усталостную прочность сплошного (равномерного и неравномерного) наклепа, созданного растяжением, сжатием, прокаткой, волочением, изгибом и кручением, и влияния поверхностного наклепа после различных методов механической обработки. [c.171]

В деталях из жаропрочных сталей и сплавов в процессе выполнения различных технологических операций холодной обработки (прокатки, волочения, вытяжки, гибки, накатки, обработки резанием, упрочняющей механической обработки) неизбежно возникает сплошной или поверхностный наклеп. Рассмотрим влияние равномерного наклепа на длительную и усталостную прочность. Так как физическая сущность сплошного и поверхностного наклепа одна и та же, то знание характера закономерностей влияния на усталость, полученных для сплошного наклепа, может значительно облегчить установление подобных закономерностей и для поверхностного наклепа. [c.195]

Влияние на усталостную прочность механического полирования и шлифования абразивной лентой с предшествующей ЭХО, а также деформационного упрочнения гидро- и виброгалтовкой после ЭХО определяется главным образом наклепом поверхностного слоя. [c.231]

Влияние наклепа на эксплуатационные показатели и, в частности, на усталостную прочность зависит от температуры, при которой работает деталь. При высоких температурах, которые характерны, например, для лопаток турбин, наклеп снижает усталостную прочность и сопротивление циклическим температурным нагрузкам. Правда, параллельно с наклепом в поверхностном слое возникают остаточные напряжения, и если они сжимающие, а не растягивающие, то положительно влияют на усталостную прочность. К взаимодействию указанных двух факторов добавляется влияние шероховатости поверхности. Все это требует тщательной отработки технологии, проведения значительного числа опытов, которые позволили бы найти оптимальное решение, обеспечивающее не только производительность и экономичность, но и надежную работу деталей, [c.40]

Исследование влияния поверхностного наклепа на усталостную прочность различных деталей, а также сварных соединений показывает высокую эффективность этого. метода - увеличение сопротивления усталости и уменьшение воздействия неблагоприятных остаточных напряжений. [c.226]

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]

Таким образом, применение поверхностного наклепа чеканкой привело в данном случае к полному устранению влияния галтели на усталостную прочность вала. Изломы упрочненных образцов (рис. 2) происходили вне галтелей (улучшенная сталь или в галтелях (нормализованная [c.248]

Характерной особенностью остаточной напряженности в валах, наплавленных электродами, отличающимися от основного металла, является малое влияние отжига на величину напряжений. В наплавленных валах в результате охлаждения при отпуске вновь возникают остаточные напряжения в связи с разными значениями коэффициентов теплового расширения. В результате дробеструйного поверхностного наклепа образцов с наплавками (с напрессованными втулками) диаметром 60 мм было получено увеличение их усталостной прочности в 1,5 раза. [c.212]

До недавнего времени существовало мнение, что поверхностный наклеп, повышая прочность соединений, может оказать отрицательное влияние на их сопротивляемость хрупким разрушениям в условиях эксплуатации при низких температурах и ударных нагрузках. В ЦНИИ МПС и ЦНИИСК проведены исследования сопротивления поверхностно наклепанных элементов усталостным и ударно усталостным нагрузкам при отрицательных температурах. [c.246]

Равномерная коррозия, поражающая только тонкий поверхностный слой металла, практически не оказывает влияния на механические свойства стали, хотя и известно, что оксидные пленки, плотно соединенные с металлом, препятствуют выходу дислокаций на поверхность и вызывают их скопление в приповерхностном слое, чем повышают прочность и снижают пластичность металла подобно поверхностному наклепу. [c.65]

Благоприятное влияние низкого отпуска на усталостную прочность деталей из различных конструкционных сталей, подвергнутых поверхностному наклепу, было исследовано в работах И. В. Кудрявцева. Однако причиной положительного эффекта отпуска следует считать не величину остаточных напряжений, которая снижается с увеличением температуры отпуска, а повышение механических свойств поверхностного слоя, вызываемое старением. [c.289]

От остаточной напряженности поверхностных зон, которая может быть создана различными способами закалкой, поверхностным наклепом, азотированием, цементацией и т. д. Благоприятное влияние цементации, азотирования, цианирования и поверхностного наклепа на усталостную прочность определяется одновременным повышением сопротивления деформации поверхностного слоя и созданием в нем остаточных сжимающих напряжений (см. гл. 8). Большее влияние поверхности по сравнению с внутренними зонами вызвано и большей механической напряженностью (строго осевое растяжение в условиях эксплуатации и обработки встречается очень редко и почти всегда сопровождается изгибом, а иногда еще кручением), и большей дефектностью поверхности, воспринимающей физикохимические и эрозионные повреждения. [c.188]

Известная зависимость, согласно которой пластический момент сопротивления превышает упругий, причем тем в большей степени, чем менее выгодна форма сечения, отражает ту же закономерность. Может быть установлено определенное соотношение между отношением прочностей поверхностного слоя и сердцевины и относительной толщиной слоя. Наивыгоднейшим является совпадение эпюр Ос и стн по всему сечению. Конечно, следует учитывать влияние состояния поверхностного слоя не только на Ос, но и на Он, так как, например, методы поверхностного упрочнения (цементация, азотирование, поверхностный наклеп и т. п.) создают значительные остаточные напряжения. В тонкостенных изделиях градиент Он обычно мал, а поэтому невыгоден и большой градиент Ос- По-видимому, этим объясняется малая эффективность поверхностного упрочнения для многих тонкостенных деталей. [c.348]

Твердость и прочность поверхностного слоя повышается на глубину 0,2—1,0 мм в нем создается благоприятное распределение остаточных напряжений по сечению детали и изменяется форма и ориентация кристаллических зерен в направлении более эффективного их сопротивления пластической деформации и разрушению резко снижается чувствительность металла к поверхностным дефектам. Дробеструйный наклеп устраняет неблагоприятное влияние на усталость обезуглероженного поверхностного слоя стальных деталей. [c.237]

Влияние отжига может быть как положительным, так и отрицательным. Отжиг материала снижает его прочностные характеристики, уничтожая благоприятное влияние поверхностного наклепа от прокатки. При устранении остаточных растягивающих напряжений у надрезов отжиг оказывает положительное влияние на вибрационную прочность, при устранении сжимающих остаточных напряжений — отрицательное влияние. Если в районе надрезов 40 [c.40]

Выявлению благоприятного влияния поверхностного наклепа на прочность и долговечность деталей машин было посвящено значительное количество теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в СССР и за рубежом. Многочисленные исследования, а также накопленный к настоящему времени обширный опыт промышленности показывают, что поверхностный наклеп является весьма действенным средством повышения прочности и работоспособности деталей машин и приборов. [c.163]

В табл. 6 приведены результаты определения влияния поверхностного наклепа на усталостную прочность углеродистой стали в растворе поваренной соли [18]. [c.182]

Влияние поверхностного наклепа на усталостную прочность углеродистой стали (45) [c.183]

Образцы первого вида были изготовлены гладкими без концентраторов напряжений. Они предназначались для сравнительного определения влияния сплошного и поверхностного наклепа на прочность материала. [c.395]

Стремлению отразить в расчетах на прочность влияние перечисленных упрочняющих (наклеп, закалка поверхности) и разупрочняющих (риски, коррозия) факторов препятствует недостаточное развитие теории, которая позволила бы подойти к оценке влияния состояния поверхностных слоев не только с качественной, но и с количественной стороны. [c.655]

Поверхностное деформационное упрочнение ( дробеструйная обработка, накатка роликами ). Влияние поверхностного наклепа на усталостную прочность и износостойкость деталей. [c.9]

Пневматическое фо1)моваиие — см. Вакуумное и пневматическое формование Поваренная соль см. Галит Поверхггостные дефекты, влияние на прочность конструкции 3—86 Поверхностный наклеп, влияние на прочность [c.514]

Обкатка роликами и шариками применяется в машиностроении как средство упрочнения валов, осей, пальцев, шпилек, зубчатых колес и других деталей. Накатывают цилиндрические поверхности, галтели, канавки, впадины зубьев и шлицев, торцовые поверхности и резьбы. По эффективности обкатка занимает одно из первых мест среди других методов поверхностного упрочнения. Она позволяет получить слой наклепа 3 мм и более, т. е. значительно больший, чем, например, при дробеструйной обработке. Это особенно важно для деталей больших размеров (глубина наклепа при обкатке подступич-ной части вагонных осей достигает 19 мм). Твердость поверхностных слоев, по сравнению с исходной, повышается на 20—40%, предел выносливости гладких образцов — на 20—30%, а при работе в коррозионной среде в 4 раза. В зонах концентрации напряжений, в местах контакта с напрессованными деталями предел выносливости повышается в 2 раза и более. Срок службы различных валов в результате накатки увеличивается в 1,5—2 раза, осей вагонов — в 25 раз, штоков молотов — в 2,5—4 раза и т. д. Обкатка не только создает наклеп и формирует остаточные напряжения сжатия, но и на 2—3 класса снижает шероховатость поверхности, доводя ее до 8—10-го классов. В связи с этим в ряде случаев.обкатка вытесняет малопроизводительное шлифование. Наряду с непосредственным упрочнением от наклепа, при этом устраняется вредное влияние на прочность деталей концентраторов напряжения, возникающих при шлифовании из-за прижогов. [c.107]

Экспериментально установлено, что циклическое нагружение ускоряет процессы релаксации макронапряжений и может вызвать полное снятие их при температурах, при которых степень термически активируемого возврата незначительна. Так, например, снятие макронапряжений, создаваемых поверхностным наклепом в образцах из стали 50, практически начинается при напряжениях, превышающих 0,7 r i (где — предел выносливости гладкого поверхностно наклепанного образца). При циклических напряжениях 0,9a j снимается преобладающая часть макронапряжений [38]. При большом градиенте напряжений изгиба и кручения (образцы малого диаметра) макронапряжения полностью снимаются при напряжениях, превышающих предел выносливости. На образцах большого диаметра (малый градиент изгибающих напряжений) возможно полное снятие макронапряжений при напряжениях, равных пределу выносливости. Основная часть релаксируемых в заданных условиях нагружения остаточных макронапряжений снимается в первый период циклической наработки —до 1 млн. циклов. Поэтому чем выше уровень циклических напряжений, тем меньше роль и значимость остаточных макронапряжений в их влиянии на усталостную прочность при прочих равных условиях. [c.143]

Выводы и технологические рекомендации. Усталостная прочность жаропрочных сталей и сплавов при рабочих температурах и высокочастотном нагружении существенно зависит от следующих основных параметров качества поверхностного слоя шероховатости поверхности, глубины и степени наклепа. Технологические остаточные макронапряжения независимо от их величины и знака не оказывают заметного влияния на характеристики усталости. В условиях циклического нагружения и высоких температур они быстро релаксируются. [c.230]

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]

Поверхностный наклеп. Как показали последние исследования, наклеп поверхности для титана болёе эффективен, чем для стали. Если для стали основная польза от наклепа заключается в создании сжил/ающих поверхностных напряжений, то для титановых сплавов имеет еще большее значение повышение прочности и однородности механических свойств поверхностных слоев. Часто поверхностный наклеп титана необходим, чтобы снять неблагоприятное влияние предшествующей поверхностной обработки (шлифование, травление и др.). В настоящее время разработаны самые разнообразные методы механического упрочнения поверхности металлов накатка роликами и шариками, вибродинамиче-ское упрочнение, дробеструй или дробемет, гидропескоструй и галтовка и др. [24, 851. Наибольшее упрочнение и повышение усталостной прочности можно получить накаткой роликами или шариками. В табл. 50 приводятся данные по влиянию обкатки на усталостную прочность сплава ВТЗ-1 [46, 65). [c.180]

Несмотря на то, что наклепанные поверхности поддаются более сильному действию внешних активных сред благодаря интенсификации диффузионного проникновения и коррозионного разъедания, наклеп значительно повышает выносливость стали в коррозионно-ак-тивных средах при не очень длительных нагружениях. Одними из первых исследований, освещающих влияние наклепа и остаточных напряжений на коррозионно-усталостную прочность стали, были работы О. Фепля [195, 196], Тума [229, 230] и их сотрудников, которые показали, что поверхностный наклеп, образовавшийся вследствие накатки роликами, повышает выносливость стали в коррозионных средах. [c.134]

И. И. Ищенко [68] и В. Т. Степуренко [148] проводили исследования влияния поверхностного наклепа от накатки роликами на коррозионно-усталостную прочность стали. И. И. Ищенко исследовал это влияние на обкатанных образцах нормализованной стали 40Х. [c.138]

Для материалов, работающих в условиях граничной смазки, самосмазывающихся материалов, в ряде других случаев фрикционного взаимодействия твердость поверхностного слоя не является определяющим параметром износостойкости. Большое значение приобретают способность поверхностных слоев многократно передеформироваться, не испытывая сильного наклепа, химическая активность поверхности в отношении окружающей среды и контртела, возможность образования поверхностных слоев с развитой анизотропией механических свойств. С точки зрения структуры, сопротивление материала усталостному изнашиванию определяется прежде всего энергией, необходимой для зарождения трещин, и скоростью их распространения. Положительное влияние ионной имплантации на прочность при малоцикловой усталости связано прежде всего с появлением радиационных дефектов, улучшающих гомогенность деформации (измельчение полос скольжения), и снижением энергии дефектов упаковки при образовании поверхностных сплавов. В условиях многоцикловой усталости большое значение приобретают остаточные напряжения, возникающие при легировании поверхности. В большинстве случаев глубина зарождения усталостных трещин при изнашивании значительно превосходит глубину имплантированного слоя. Исходя из этого, можно предположить, что имплантация влияет не на зарождение трещин, а на их развитие и выход на поверхность. В табл. 3.4 суммированы некоторые результаты исследования износостойкости ионно-легированных слоев в условиях граничной смазки и усталостного изнашивания [26]. [c.97]

Поверхностный наклеп является эффективным средством новыгаения прочности и долговечности сварных соединений низколегированных п вы oкoнpoчнFJx сталей при повторных статических и вибрационных нагрузках. Наклеп дробью и нневмомолотком не оказывает существенного влияния на предел прочности, не снижает ударную вязкость и не повышает склонности к хрупкому [c.59]

Поверхности деталей машин упрочняют различными методами обработки без снятия стружки, и методы основаны на пластическом деформировании поверхностного слоя. В результате применения этих методов твердость поверхностного слоя повышается, в нем возникает наклеп и сжимающие остаточные напряжения 40—70 кгс/мм . При упрочняющей обработке участков концентрации напряжений уменьшается влияние этих напряжений на прочность детали. Влияние наклепа благоприятно для повышения предела выносливости деталей. Используются следующие методы упрочняющей обработки, основанные на поверхностно-пластическом де( юрмировании материала детали. [c.137]

Усталостная прочность в сильной степени зависит от состояния поверхности обычно образцы для определения предела выносливости полируются. Если образец сохванил на поверхности следы токарной обработки, предел выносливости его будет ниже. Таким образом, шероховатость поверхности играет ту же роль, что и концентрация напряжений. Для количественной оценки этого влияния можно ввести коэффициент, аналогичный коэффициенту концентрации. Для поверхности, обработанной резцом, соответствующий коэффициент может достигать значения 1,25. С другой стороны, упрочнение поверхности путем создания поверхностного наклепа (обкатка, дробеструйная обработка), цианирования и поверхностной закалки повышает предел выносливости. [c.424]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...