Детали Поверхностное упрочнение при переменных напряжениях

Высокая эффективность способа как средства повышения усталостной прочности деталей. Срок службы многих деталей, работающих при ударном и переменном нагружении, которые лимитируют работу машин, вследствие поверхностного упрочнения увеличивается в несколько раз сокращается потребность в запасных частях, резко снижается выход машин из строя вследствие усталостного разрушения деталей. При равной или даже несколько повышенной долговечности, после упрочнения можно повысить допустимые нагрузки, в первую очередь, для деталей, имеющих концентраторы напряжений (канавки, галтели, отверстия). Применение этого способа упрочнения расширяет возможности конструкторов в использовании более технологичных и конструктивных решений (например, галтелей малого радиуса вместо переменного или большого радиуса), в выборе материалов для деталей, сварных конструкций и гальванических покрытий, повышающих износостойкость и т. д. К таким покрытиям относится, например, хромирование, которое без поверхностного наклепа снижает усталостную прочность. Наряду с усталостной прочностью во многих случаях повышается износостойкость деталей и стабилизируются по своей прочности неподвижные посадки. [c.94]

Сущность и преимущества. Высокопроизводительным, дешевым и эффективным методом поверхностного упрочнения, применяемым к деталям любых конфигураций, является дробеструйный наклеп. Советская автомобильная промышленность широко внедряет дробеструйный наклеп, который следует распространять н в других отраслях машиностроения, так как он позволяет не меняя материала и термической обработки значительно повышать предел выносливости и долговечности деталей машин, подвергаемых действию переменных напряжений. [c.157]

Для суждения о сопротивлении деталей разрушению от часто повторяющихся переменных нагрузок необходимо считаться с распределением напряжений -и свойством металла в наиболее нагруженных зонах, что тесно . вязано с конфигурацией и размерами деталей. В условиях поверхностного упрочнения изучение конструктивной прочности должно основываться на выяснении связи условий разрушения с параметрами упрочнённого слоя I его напряжённостью. [c.577]

Дробеструйная обработка является процессом поверхностного упрочнения металла, приводящим к повышению прочности и долговечности деталей машин, работающих в условиях переменных напряжений. [c.587]

Ко второй группе относятся детали, выходящие из строя в результате износа трущихся поверхностей и разрушения поверхностей контакта. По характеру работы они являются средненагруженными и подвержены переменным напряжениям. Явления усталости у этих деталей наблюдаются главным образом в поверхностных слоях металла. Рекомендуемые методы упрочнения поверхностно-пласти-ческое деформирование (глубина наклепа 0,5 мм и более), поверхностная закалка, химико-термическая обработка (самостоятельно и в комбинации с наклепом). [c.139]

Дробеструйную обработку производят с помощью дробеметов после механической обработки. Ее осуществляют в специальных камерах, где дробинки перемещаются с большой скоростью за счет потока воздушной струи после удара о поверхность детали они падают в приемник и используются повторно. Дробь изготовляют из отбеленного чугуна, стали, стекла и других материалов, обладающих высокой твердостью. Диаметр дроби 0,2-1,5 мм. Удары концентрируются на весьма малых поверхностях, поэтому вызывают большие местные давления. Поскольку зоны удара располагают чрезвычайно близко друг к другу, вся рабочая поверхность детали оказывается упрочненной. Глубина упрочненного слоя при дробеструйной обработке составляет до 0,7 мм. Поверхностный слой становится более твердым, износостойким, в нем создаются напряжения сжатия, они повышают усталостную прочность, возникающую при работе с переменными нагрузками. Кроме того, сглаживаются мелкие поверхностные дефекты. После такого упрочнения срок службы деталей возрастает в ряде случаев в несколько раз. [c.150]

Задача 15.10. Определить наименьшее значение допускаемого напряжения для стальной детали, работающей при переменном растяжении—сжатии с коэффициентом асимметрии цикла г = = —0,4), с коэффициентом запаса [л] = 1,4. Сталь—углеродистая, для которой (Tg = 500 МПа и 0 = 240 МПа. Деталь круглого сечення диаметром d = 30 мм с концентратором, для которого а = 2. Коэффициент упрочнения от поверхностного наклепа =l,2. [c.330]

Усталостное изнашивание возникает при трении качения и наиболее отчетливо проявляется на рабочих повфхностях подшипников качения и на зубьях шестерен. При усталостном изнашивании трущихся деталей возникают микропластические деформации сжатия и упрочнения поверхностных слоев металла. В результате упрочнения возникают остаточные напряжения сжатия. Повторно-переменные нагрузки, превышающие предел текучести металла при трении качения, вызывают явления усталости, разрушающие поверхностные слои. Разрушение поверхностных слоев происходит вследствие возникших микро- и макроскопических трещин, которые по мере работы развиваются в одиночные и групповые углубления и впадины. Глубина трещин и впадин зависит от механических свойств металла деталей, величины удельных давлений при контакте и размера контактных поверхностей. [c.96]

Выполненные исследования показывают, что упрочнение наклепом деталей жаропрочных и теплоустойчивых сталей является мош,ным средством повышения усталостной прочности и долговечности деталей при высоких температурах. Следует рекомендовать широкое применение поверхностного наклепа для деталей из жаропрочных и теплоустойчивых сталей, работающих при переменных нагрузках при высоких температурах, особенно в местах концентрации напряжений. [c.185]

Применение чугуна с шаровидным графитом для изготовления деталей, работающих в условиях переменных нагрузок. Основными требованиями, предъявляемыми к материалу деталей, работающих в условиях переменных нагрузок, являются эысокие циклическая вязкость и усталостная прочность. По показателям цикличе ской вязкости чугун с шаровидным графитом значительно превосходит углеродистую сталь, а по показателям усталостной прочности не уступает стали. Кроме того, чугун с шаровидным графитом лучше, чем сталь, воспринимает поверхностное упрочнение, вследствие чего усталостная прочность его значительно возрастает. Сочетание высоких показателей по циклической вязкости и усталостной прочности с хорошей износостойкостью и высоким модулем упругости делают чугун с шаровидным графитом хорошим материалом для изготовления коленчатых валов, валов генераторов, кулачковых валов и многих других деталей, подвергающихся циклическим напряжениям и износу. [c.165]

Поверхностное упрочнение пластической деформацией (ППД) — прогрессивный технологический процесс, по-зволяюш,ий исключительно эффективным способом повысить долговечность деталей машин и сооружений. При этом методе деформируют только поверхность либо обдувкой дробью, либо обкаткой роликами. Обдувку деталей дробью производят в специальных устройствах — дробеметах — после механической обработки. Диаметр дроби 0,2—1,5 мм, она изготовлена из стали или белого чугуна. Удары быстролетящей дроби вызывают пластическую деформацию (наклеп на глубину от 0,15 до 0,40 мм). Поверхностный слой становится более твердым, в нем создаются напряжения сжатия, они повышают усталостную прочность, возникающую при работе с переменными нагрузками. После такого упрочнения срок службы деталей возрастает в ряде случаев в десятки раз. [c.95]

Данные о прочности надрезанных образцов характеризуют уже прочность тела, а не прочность элемента. Такие методы повышения прочности деталей, как, например, создание поверхностного мягкого (с пониженным пределом текучести) слоя, являются по существу методами повышения прочности тела, так как прочность элементов внутренних зон при поверхностном смягчении не меняется, а прочность элементов поверхностных зон — даже понижается. Прочность же детали в целом (прочность тела) повышается путем достижения более благоприятного (более равномерного) распределения напряжений. Многие другие способы повышения прочности деталей не могут быть сведены к повышению прочности элементарных объемов. Так, например, упрочнение путем азотирования, цементации и поверхностного наклепа деталей, работающих при переменных нагрузках, в значительной мере сводится к созданию более благоприятного распределения напряжений. В наиболее напряженных местах детали создаются остгточные напряжения, обратные по знаку наиболее опасным рабочим напряжениям, а также, особенно в случае упрочнения наклепом, изменяются и свойства поверхностного слоя. [c.261]

Кроме термообработки, стальные детали могут подвергаться химико-термической обработке, т. е. процессам, протекающим с диффузионным насыщением поверхностных слоев деталей различными элементами при этом изменяется химический состав поверхностного слоя (цементация, цианирование, алитирование, хромирование, силициро-вание). Цементация применяется для упрочнения зубчатых колес, кулачковых шайб, распределительных и других валов, пальцев поршней, тарелок клапанов и других деталей. При азотировании (насыщении поверхности детали азотом) резко повышается коррозионная стойкость, износостойкость и усталостная прочность стальных деталей. Твердое азотирование (для сталей, содержащих алюминий, типа 38ХМЮА) повышает износостойкость и усталостную прочность и применяется в производстве дизельной аппаратуры, измерительного инструмента, гильз цилиндров, зубчатых колес, коленчатых валов, шпинделей токарных станков. Антикоррозионное азотирование применяется для деталей, подвергающихся коррозии и воздействию переменных напряжений (например, пружины, насосные штанги и др.). [c.33]

На фиг. 14 приведены результаты исследований [12], показывающие характер изменения остаточных напряжений в поверхностных слоях, обкатанных роликами стальных образцов (диаметром 30 мм) под действием осевых циклических нагружений. Опыты производились со сталью 45 (предел текучести 35 кг1мм , предел усталости при пульсирующем растяжении неупрочненных образцов 26,4 кг/мм и упрочненных обкаткой 30,2 кг/мм ). Благоприятное влияние поверхностного наклепа на сопротивляемость деталей разрушению при переменных нагрузках сохраняется при длительном хранении этих деталей. [c.186]

В известных методиках и стандартах на расчёт деталей машин, цилиндрических передач на прочность ( ГОСТ 25. 504-82, ГОСТ 21354-87, СТ СЭВ 5744-86, ISO/DIS 6336-90 и др.) при переменных во времени напряжениях приводятся осреднённые значения коэффициента влияния поверхностного упрочнения К . При этом для круглых деталей значения коэффициента 7 приближённо принимаются равным 1,1-2,5, а для зубьев зубчатых ко-лё"с- =1,0-1,3. [c.69]

Технология упрочнения поверхностным пластическим деформированием как средство повышения сопротивления деталей переменным пагрз зкам, контактной з сталости, фрсттинг-коррозин, а также коррозии под напряжением, нашла широкое применение в производстве широкофюзеляжных самолетов. В производстве самолета Р1л-86 упрочнению подвергаются детали более 1200 наименований. Более 100 элементов крепления деталей подвергаются упрочнению в процессе сборки узлов и агрегатов в стапеле. Упрочнение проходят детали из алюминиевых, титановых сплавов и сталей (табл. 33). [c.229]

Пример 143. Определить допускаемое напряжение на переменный изгиб при характеристике цикла г=—0,6, если рассчитывается деталь из легированной конструкционной стали с = 100 KFjuM и а =80 кГ/мм при коэффициенте запаса прочности [л 1=2. Деталь круглого сечения диаметром d=40 мм имеет концентратор, для которого теоретический коэффициент концентрации напряжений а, =1,6. Коэффициент упрочнения от поверхностного наклепа р=1,4. [c.427]

Из приведенных выше данных видно, что эффективность упрочнения рабочих поверхностей деталей зависит от физико-механических свойств и структуры материала деталей, конструктивных и технологических концентраторов напряжений. Главным фактором, обусловливающим повышение прочности при переменных нагрузках, является наличие благоприятных остаточных напряжений сжатия в наклепанной зоне. Независимо от ироисхож-дения (термическое, механическое) остаточные напряжения сжатия оказывают преимущественное воздействие на задержку развития усталостных трещин [62, 63]. При этом (рис. 89) с ростом эффективности упрочнения увеличение предела выносливости происходит в результате задержки развития усталостных трещин. При поверхностном пластическом деформировании вы- [c.295]

Положительный эффект от поверхностного наклепа деталей из алюминиевых сплавов наблюдался как при переменных изгибающих напряжениях, так и при осевом растяжении и сжатии. Усталостные испытания образцов диаметром 18 мм из сплава АК4-1 производили на резонансном двадцатитонном пульсаторе при циклах с различной степенью асимметрии и частотой 2000— 2200 циклов в минуту. Накатывание образцов производилось роликом диаметром 35 мм с профильным радиусом 6 мм при нагрузке 26 кгс и осевой подаче 0,06 мм/об в два прохода. Относительная глубина упрочненного слоя (А//") составляла 0,7—0,8 мм. У поверхности упрочненных образцов образовались остаточные сжимающие напряжения 24—26 кгс/мм . Результаты испытаний показывают, что при симметричном цикле увеличение предела выносливости после упрочняющего накатывания составляет 21,4% для сплава АК 4-1 и 26% для сплава ВД-17. С ростом асимметрии цикла эффект упрочнения уменьшился. [c.298]

Следует отметить, что положительный эффект от поверхностного наклепа деталей из алюминиевых сплавов наблюдался как яри переменных изгибающих напряжениях, так и при осевом растяжении и сжатии. Усталостные испытания образцов диаметром 18 мм из сплава АК4-1 производилось на резонаноовом пульсаторе грузоподъемностью 20 т при циклах с различной степенью асимметрии и частотой 2000—2200 циклов в минуту (рис. 3). Обкатка образцов производилась роликом (диаметром 35 мм, профильным радиусом 6 мм) при усилии 26 кГ и осевой подаче 0,06 мм1об в два прохода. Относительная глубина упрочненного слоя А/г составляла 0,07—0,08. У поверхности обкатанных образцов образовались остаточные сжимающие напряжения 24—26 кГ/мм . Результаты испытаний (рис. 3) показывают, что при симметричном цикле увеличение предела выносливости от упрочнения обкаткой роликами составляет 21,4% для сплава АК4-1 и 26% для сплава ВД-17. С ростом асимметрии цикла эффект упрочнения уменьшился. Увеличение усилия на ролик и относительной глубины упрочненного слоя до определенных пределов приводит к повышению эффекта упрочнения, после чего дальнейший рост упрочнения прекращается. Для указанных выше образцов диаметром 35 мм авторы исследования приняли предельное усилие на ролик 26 кГ, а предельную глубину 7—8%> от радиуса поперечного сечения. При назначении более высоких усилий на обкатывающий ролик и при дальнейшем увеличении глубины деформированного слоя не наблюдалось до-250 [c.250]

Очевидно уменьшение шероховатости и упрочнение поверхности в процессе приработки повышает сопротивление усталости деталей. Если шероховатость поверхности во время приработки ухудшается, поверхностный слой разупрочняется, в нем появляются остаточные растягиваюш,ие напряжения или убывают по абсолютной величине исходные напряжения сжатия, то сопротивление усталости деталей уменьшается. Влияние износа на прочность при повторно-переменных нагрузках может, таким образом, быть как отрицательным, так и положительным. Это подтверждено исследованиями Д. А. Драйгора и В. Т. Шарая на ряде режимов трения скольжения. К сожалению, опытных данных недостаточно, чтобы применительно к конкретным машинам с характерными для их узлов скоростями скольжения и материалами пар трения указать давления, при которых их положительное влияние будет наибольшим, а также давления, начиная с которых пластическая деформация поверхностного слоя на приработке будет сопровождаться разрыхлением структуры. Однако некоторые режимы трения легко оценить по их влиянию на прочность. [c.254]

Осповидный износ возникает при трении качения и наиболее отчетливо проявляется на рабочих поверхностях подшипников качения и зубьях шестерен. При осповидном износе трушихся деталей возникают микропластические деформации сжатия и упрочнения поверхностных слоев металла. В результате упрочнения возникают остаточные напряжения сжатия. Повторно-переменные нагрузки, превышающие предел текучести металла при трении качения, вызывают явления усталости, разрушающие поверхностные слои. Разрушение поверхностных слоев происходит вследствие возникших микро- и макроскопических трещин, которые по мере работы развиваются в одиночные и групповые осповидные углубления и впадины. Глубина трещин и впадин зависит от механических свойств металла деталей, величины удельных давлений при контакте и размера контактных поверхностей. На фиг. 5 показан осповидный износ ведущей шестерни з аднего моста автомобиля ЗИС-150 и кольца роллкоподшипника поворотного кулака. Проф. М. М. Хрушов [59] считает, что составить подробную классификацию видов износа и указать соответственные им виды изнашивания практически не представляется возможным по той причине, что при разных видах изнашивания могут быть одинаковые виды износа. В табл. 1 приведена классификация видов изнашивания, предложенная М. М. Хрущовым для случая трения скольжения. [c.12]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...