Усталостная прочность (циклическая) поверхностного упрочнения

Ранее была отмечена особая чувствительность усталостной прочности титановых сплавов к характеру финишной поверхностной обработки.. Естественно, что многие исследования были направлены на разработку специальных методов поверхностного упрочнения титана, максимально повышающих его предел выносливости. Выявлен наиболее эффективный способ—применение различных видов ППД. Этот способ уже широко используют для многих металлов, а для титановых сплавов он оказался крайне необходимым и перспективным. По исследованиям в этом направлении в настоящее время постоянно публикуется большое число работ (главным образом в периодической литературе). Можно без преувеличения утверждать, что основные резервы повышения усталостной прочности титановых сплавов состоят именно в правильном выборе метода ППД и финишного сглаживания поверхности деталей, подвергающихся циклической нагрузке. Если для стали основная польза ППД заключается в создании сжимающих поверхностных напряжений, то для титановых сплавов, как уже показано, имеет не меньшее значение повышение прочности (за счет наклепа) и однородности механических свойств поверхностных слоев. Часто поверхностный наклеп титана необходим, чтобы снять неблагоприятный эффект предшествующей обработки, которую исключить из технологического процесса не всегда уда ется (например, шлифование или травление). [c.196]

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]

Обыкновенно обкатка галтелей дает значительное повышение усталостной прочности деталей, работающих под циклической нагрузкой. Способы упрочнения галтелей на Уралмашзаводе показаны в табл. 29. Обкаткой роликом упрочняются галтели с радиусом до 5—8 мм и свыше 100 мм. Обкатка галтелей радиусом 12—15 мм производится шариком, который разрешает повысить контактное давление в зоне пластической деформации поверхностного слоя. Галтели радиусом от 15 до 80 мм создают еще более значительную концентрацию напряжений, и их упрочнение производится способом динамического наклепа — ударниками. [c.218]

Эффективным средством повышения циклической прочности узлов с туго посаженными деталями является поверхностное упрочнение подступичных частей, в частности обкаткой роликами. Широкие исследования по усталостной прочности образцов различного размера диаметром 12—180 мм с прессовыми посадками из сплава ПТ-ЗВ при испытании на воздухе проводились в уже упомянутой работе. [c.154]

Пластическая деформация при обработке давлением и при таких операциях, как растяжение, сжатие или изгиб, а также при упрочнении поверхности (дробеструйной обработкой или обкаткой), изменяет плотность и структуру дефектов кристаллической решетки пластичных фаз металлических материалов и поэтому всегда влияет на их усталостную прочность. В макроскопически неоднородно деформированных материалах наряду с влиянием деформационной структуры необходимо также исследовать зависимость усталостной прочности от остаточных макронапряжений. Остаточные напряжения сжатия, как правило, способствуют дополнительному повышению циклической прочности. Изменение в процессе деформации высоты поверхностных микронеровностей влияет на циклическую прочность [13, 45-48]. [c.232]

Фактор поверхностного упрочнения сталей тем или иным методом весьма эффективен в повышении усталостной прочности в условиях циклических нагрузок и действия многих агрессивных растворов электролитов. Развивающиеся при упрочнении остаточные сжимающие напряжения препятствуют превращению равномерной коррозии в сосредоточенную и, таким образом, препятствуют развитию коррозионноусталостных трещин. [c.108]

При поверхностном упрочнении сталей повышается их усталостная прочность в условиях одновременного воздействия циклических нагрузок и агрессивных растворов электролитов. Развивающиеся при упрочнении остаточные сжимающие напряжения препятствуют превращению равномерно распределенной коррозии в сосредоточенную. [c.22]

Для уточнения появления очага зарождения усталостной трещины, а следовательно, уровней прочности деталей, эквивалентных упрочненным ППД гладкой и с концентратором напряжений деталям, обратимся к рис. 4.6. Как видно из рис. 4.6, а, упрочненная ППД гладкая деталь, подвергающаяся растяжению-сжатию, несмотря на появление очага зарождения усталостной трещины под упрочненным слоем Ад, имеет прочность (линия 2) равную прочности неупрочненной детали (линия 1). В этом случае вследствие наличия поверхностно-упрочненного слоя следует ожидать лишь повышения долговечности детали. Упрочнение ППД детали с умеренной концентрацией напряжений при толщине упрочненного слоя Ад (рис. 4.6, б) вызовет подслойное разрушение и повысит циклическую прочность детали (линия 2 расположена правее линии 1). Увеличение толщины упрочненного слоя, не превышающей оптимальной А , как и в случае изгиба упрочненной детали с умеренной концентрацией напряжений (см. рис. 4.2, б) при Ад < А , будет сопровождаться повышением циклической прочности детали (рис. 4.6, б, линия 2 расположена правее линии 2). [c.87]

Выражение (4.12) свидетельствует о монотонном возрастании параметра С увеличением циклической прочности при поверхностном упрочнении. Поскольку о > о р то > Уа- в этом заключается отличие выражения в квадратной скобке уравнения (4.11) от аналогичного выражения в круглых скобках уравнения подобия усталостного разрушения (4.4) для неупрочнённой детали. В тех случаях, когда мало отличается от V,,, их различием можно пренебречь. [c.77]

Поверхностное упрочнение сталей тем или инь. м методом весьма эффектип,ио повышает усталостную прочность в условиях циклических нагрузок и действия многих агрессивных растворов [c.117]

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]

Применение грубых поверхностей приводит к значительной потере натяга (срез и смятие микронеропноией при запрессовке) и не обеспечивает качества соединений по однородности прочностных характеристик. Класс шероховатости поверхности валов, предназначенных для работы при циклических нагрузках, нужно назначать еще выше для обеспечения достаточной усталостной прочности. Более эффективным средством повышения усталостной прочности валов является поверхностное упрочнение накаткой роликами подступичной части вала или двух ее зон в области торцов ступицы, снижением уровня концентрации напряжений путем проточки канавок на торцах ступицы и другими мерами. Волнистость, обычно возникающая при накатке, снижает проч-1юсть соединения с натягом, так как уменьшается площадь контакта. Этот недостаток ликвидируется дополнительным протачиванием или шлифованием накатанной поверхности на небольшую глубину, чем и достигается требуемая точность формы. Погрешности формы посадочных поверхностей снижают прочность соединения. Ограничение отклонений формы по ГОСТ 10356—63 может составлять 20—80% допуска на размер в зависимости от требуемой точности сборки деталей (IV— [c.297]

Стадии циклической микротекучести и циклической текучести 5 арактерны для металлов и сплавов, имеющих физический предел текучести, и их можно изучать при определенной методике усталостных испытаний. Для металлических материалов, не имеющих физического предела текучести, усталостный процесс начинается с кратковременной стадии циклической микротекучести (которая часто протекает в процессе вывода испытательной машины на заданную амплитуду нагружения), а затем следует стадия циклического деформационного упрочнения (разупрочнения), Эту стадию следует рассматривать как конкуренцию двух кинетических процессов пластической деформации и разрушения (по терминологии И. А. Одинга - упрочнения и разупрочнения). Поэтому в области циклического упрочнения (третья стадия в периоде зарождения усталостных трещин, см. рис. 2.10) пунктирной линией отмечено геометрическое место точек, соответствующих началу появления поверхностных субмикротрещин размером 1-3 мкм. Склонность металлических материалов к циклическому упрочнению или разупрочнению определяется отношением предела прочности к условному пределу текучести. Известно, что все материалы с Ов/ о,2 < 1Д разупроч-няются при циклическом деформировании, тогда как материалы, для которых ав/сТо 2 = 1>4 и выше, циклически упрочняются. При 1,2 < Ов/с о.2 >1.4 может происходить либо упрочнение, либо разупрочнение. [c.82]

Устранение отрицательного влияния хромирования на усталостную прочность стали может быть также достигнуто созданием напряжений сжатия на поверхности детали, подлежащей хромированию. Эту поверхность подвергают упрочнению одним из методов поверхностной пластической деформации (виброупрвчне-ние, наклеп дробью при дробеструйной или гидродробе-струйной обработке, обкатка роликами и др.). В работах [8, 9 показано, что виброупрочнение высокопрочных сталей марок ЗОХГСНА (Ств = 160 кгс/мм ) и 40ХГСНЗВА (Ств — 190 кгс/мм ) перед хромированием существенно повышает выносливость этих сталей при усталостных, испытаниях на изгиб с вращением (рис, 12) и малоцикловую выносливость при испытаниях пульсирующим растяжением (рис. 13). На образцах высокопрочных сталей с концентратором напряжений подобное положительное влияние проявляется только при сравнительно низких напряжениях циклической нагрузки, когда в концентраторе напряжений исключается возможность пластической де( юрмации. [c.37]

По данным проф. С. В. Серенсена, предел выносливости углеродистой стали при наклепе растяжением повышается на 35%, а при обкатке роликом — на 25%. Аналогичный эффект упрочнения наблюдается и у титановых сплавов. Жаропрочные же сплавы не могут подвергаться сквозному наклепу растяжением, выносливость их при этом снижается, так как в некоторых зернах образуются микротре-Ш.ИНЫ. Поверхностный же наклеп дает повышение предела быносли-вости. Предел выносливости гладких образцов одного из самых жаропрочных сплавов марки ХН55ВМТФКЮ после точения 30 кгс/мм при наличии V-образного надреза, по форме соответствующего пазу замка лопатки, предел выносливости снижается до 18 кгс/мм после упрочнения образца с надрезом его выносливость увеличивается до 41 кгс/мм , у образцов без надреза она также возрастает более чем в 2 раза. На части образцов из сплава ЭИ929 фрезеровали паз по форме первого паза турбинной лопатки [88]. Часть образцов упрочняли обкаткой роликом при 450 кгс в четыре прохода. Усталостные испытания проводили при 750° С. Изменения в микроструктуре фиксировались на оптическом микроскопе методом декорирования дислокаций. Упрочнение накаткой увеличило циклическую прочность с 45 до 80 кгс/мм (т. е. примерно на 80%) выдержка при 750° С в течение 300 ч снизила ее до 62 кгс/мм . Эффект упрочнения, равный 55%, сохранился при выдержке в течение 1000 ч, далее начался спад и при общей выдержке в 1500 ч прочность оказалась даже ниже, чем исходная без упрочнения (рис. 42). [c.102]

Стали повышенной прочности (ств = 1300... 1500 МПа) и твердости (40 - 50 HR ) со структурой троостита (см. рис. 9.15) относятся к материалам функционального назначения — рессорно-пружинным сталям. Циклические нагрузки в них вызывают слабое деформационное упрочнение поверхности и развитие ее усталостной повреждаемости. Усталостное разрушение в этих сталях, как правило, инициируют поверхностные концентраторы напряжений риски, царапины, обезуглероженные участки и т.п. Повышенная чувствительность к надрезам служит причиной более заметного разброса значений r i (см. рис. 9.15), замедления их роста с увеличением статической прочности и, как следствие, снижения коэффициента выносливости до 0,4. Для того чтобы обеспечить более высокую циклическую прочность этих сталей, необходимо уменьшить их чувствительность к концентраторам напряжений. [c.277]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...