Снижение остаточных напряжений в покрытиях

Нагружение композиции металл — эмаль до появления в металле пластических деформаций недопустимо, даже если это и не приводит к разрушению покрытия, так как появление пластических деформаций в граничащем с эмалью слое металла приводит к снятию остаточных напряжений в покрытии и, следовательно, к снижению сопротивляемости композиции металл — эмаль растяжению. Таким образом, нормальная работа конструкции с хрупким заш итным покрытием возможна только в зоне упругих деформаций металла. [c.6]

При жестком креплении концов образца изгиб последнего при напылении долн<ен приводить к формированию остаточных напряжений сжатия, так же как и в первой схеме. Однако смены знаков напряжений в этом случае не происходит, так как увеличение температуры основного металла вследствие подогрева при напылении последующих слоев увеличивает прогиб, способствуя росту сжимающих напряжений по всему поперечному сечению покрытия. Выяснение механизма формирования и характера распределения остаточных напряжений в плазменном покрытии позволило авторам сформулировать некоторые практические рекомендации по снижению уровня неблагоприятных растягивающих напряжений [281]. [c.186]

Способ позволяет совмещать во времени процессы нанесения покрытия и поверхностного пластического деформирования. Совмещение обеспечивает получение сжимающих остаточных напряжений в наплавленном слое (усталостная прочность увеличивается в 1,2...1,4 раза), повышение его износостойкости в 1,8...2,7 раза, снижение коэффициента трения о контртело на 10...20 % как при работе со смазкой, так и без нее. [c.312]

Электролитические покрытия хромом, никелем, кадмием и т. п. сами по себе неэффективны. В результате их применения снижается предел выносливости как на воздухе, так и в коррозионной среде, причем это снижение может доходить до 30% и более. Причиной снижения пределов выносливости в этом случае являются значительные растягивающие остаточные напряжения в поверхностном слое, возникающие в результате нанесения электролитических покрытий, снижающих предельную амплитуду. Од- [c.124]

Повышения защитных свойств покрытий можно добиться снижением остаточных (технологических) напряжений в покрытиях. [c.51]

Сначала для определения остаточных напряжений в зависимости от состава электролита и условий электролиза был применен метод изгиба катода [10]. В качестве подвижного метода были изготовлены образцы из медной фольги толщиной 50 мкм, защищенные с одной стороны лаковой пленкой. Этим методом удалось установить, что в электролитах с низкой концентрацией золота возникают большие напряжения. Повыщение концентрации золота в электролите приводит к некоторому снижению напряжений в осадках. С ростом толщины осадка золота во всех случаях наблюдалось повыщение напряжений. Однако эти эксперименты проводились только при комнатной температуре, так как с повы-щением температуры электролита лаковое покрытие отслаивалось от образца и проводить исследования становилось невозможным. [c.98]

Остаточные напряжения в поверхностных слоях образуются и при нанесении гальванических покрытий. При никелировании возникают растягивающие остаточные напряжения, снижающие пределы выносливости деталей на 10—30% (большие значения откосятся к сталям повышенной прочности). Несколько меньшее снижение прочности наблюдается в случае хромирования и меднения. При нанесении цинкового, кадмиевого и серебряного покрытий усталостная прочность деталей не изменяется. [c.651]

В осадках хрома, подвергнутых анодному травлению для создания пористости, величина внутренних напряжений меньше, чем в плотном хроме, полученном при одинаковых условиях хромирования. Снижение величины остаточных напряжений в результате анодного травления происходит вследствие развития трещин в покрытии. [c.37]

Для высокопрочных легированных сталей коэффициент чувствительности д близок к единице, т. е. эффективный и теоретический коэффициенты почти одинаковы. Для конструкционных углеродистых сталей среднее значение д = 0,6 н- 0,8, причем максимальные значения относятся к более прочным сталям. Поэтому особенно осторожно следует подходить к выбору способов и режимов механической обработки металлопокрытий, деталей из легированных сталей, поскольку влияние шероховатости поверхности здесь будет весьма большим. В заключение отметим, что электролитические и наплавочные покрытия при всех видах нагрузки работают заодно с основным металлом. Поэтому дефекты поверхностного слоя изношенной детали, особенности структуры покрытий и остаточные напряжения в нем, а также качество механической обработки будут в той или иной мере влиять на усталостную прочность восстановленных деталей. Металлизационные покрытия, имеющие низкую прочность сцепления при знакопеременных нагрузках, как показывает исследование [94], не работают как целое с основным металлом. Следовательно, неоднородность структуры металлизационного слоя, остаточные внутренние напряжения в нем и механическая обработка деталей не сказываются на снижении усталостной прочности. Решающее влияние на уста- [c.123]

О существенном влиянии наводороживания на снижение выносливости образцов с гальваническими покрытиями свидетельствует то, что с увеличением толщины хромового покрытия в интервале 0,03-0,3 мм сопротивление усталости образцов диаметром 10 мм снижается. Если бы основная роль в изменении усталости образцов принадлежала только остаточным напряжениям, то с увеличением толщины покрытия снижение выносливости было бы меньшим, так как при этом величина растягивающих напряжений уменьшается. В случае отпуска образцов при 100-300°С предел выносливости тем меньше, чем больше толщина покрытия. Отпуск при 250°С восстанавливает характеристики усталости хромированных образцов до уровня нехромированных. [c.181]

Шлифование сопровождается выделением большого количества тепла и деформацией поверхностного слоя на глубину до 50 мкм, что способствует возникновению в этом слое значительных растягивающих напряжений. Неправильно выбранные режимы резания, затупленные зерна и засаленный круг приводят к структурным изменениям поверхностного слоя. покрытия, образованию прижогов и шлифовальных трещин. В поверхностном слое недопустимо оставлять растягивающие остаточные напряжения, отпущенные участки и шлифовальные трещины. Прижоги при шлифовании снижают предел выносливости на 30 %, а шлифовальные трещины - до 3 раз. Поверхностное обезуглероживание и снижение твердости только на 5 HR уменьшает долговечность, например, зубчатых колес в 2...3 раза. Поэтому при шлифовании покрытий значения режимов следует выбирать значительно меньшие, чем при обработке монолитных материалов. [c.473]

Существенное влияние на величину предельных напряжений оказывает конфигурация металлической основы. Так, при нанесении покрытия на выпуклую поверхность эта величина может быть на 10—15% ниже, чем на плоской поверхности. Объясняется это влиянием составляющей остаточных напряжений, действующей перпендикулярно границе раздела. Снижение предельных напряжений наблюдается также в зонах резкого изменения жесткости металлической основы. [c.6]

Ранее снижение предела выносливости при никелировании конструкционной углеродистой стали с 0,38% С, нормализованной при 850 1С, наблюдали И. В. Кудрявцев и А. В. Рябченков [633, 634]. Электроосаждение никеля производилось из электролита, близкого по составу к использовавшемуся нами. После осаждения слоя никеля 28—30 мкм (при Дк= 1 А/дм-) обнаружено снижение предела выносливости образцов без концентратора напряжений на 34%, однако образцы, имевшие надрез, не дали снижения сг-i. Следует отметить, что сами авторы работ [633—634] связывают понижение предела выносливости стали при никелировании с возникновением значительных растягивающих напряжений в слое никеля [441 МН/м (45 кГ/мм2) — определено по методу гибкого катода]. Они считают, что в процессе приложения циклических напряжений происходит разрушение покрытия и образующиеся трещины в покрытии играют роль острых надрезов, концентрирующих как остаточные, так и действующие циклические напряжения на поверхности образца. Не отвергая полностью возможность ухудшения выносливости стали при знакопеременных циклических деформациях вследствие действия растягивающих напряжений в слое никеля, мы считаем основной причиной снижения усталостных характеристик стали, подвергнутой никелированию, наводороживание металла основы в процессе нанесения покрытия. [c.280]

Как показывает изменение твердости при термической обработке, все же не удается сообщить гальваническим пересыщенным твердым растворам все свойства литых и рекристаллизованных сплавов. Сильные внутренние напряжения, встречающиеся преимущественно в пересыщенных тверды.х растворах и независящие от изменений константы решетки, препятствуют падению твердости. Одновременно они служат причиной появления сильных остаточных напряжений, которые при отжиге сплавов способствуют снижению прочности покрытия, образуя волосяные трещины. Эти процессы представляют интерес для практического применения покрытий сплавами. [c.102]

Формирование поверхностного слоя деталей в процессе обработки резанием зависит от многих факторов и является сложным процессом, определяемым параллельно действующими механизмами упрочнения и разупрочнения в результате происходящих в поверхностном слое пластических деформаций и воздействия теплового потока. Как было показано, при использовании режущих инструментов с покрытием уменьшается термомеханическая напряженность процесса резания. Уменьшается также интенсивность теплового потока в направлении обработанной поверхности детали. Это приводит к снижению уровня остаточных напряжений, степени наклепа, а также к уменьшению вероятности структурно-фазовых превращений обрабатываемой поверхности детали. [c.126]

При переходе от защищаемого материала к наслоенному покрытию неизбежно возникает скачок или градиент свойств, в частности, коэффициента расщирения, в результате чего в покрытии появляются постоянные (остаточные) или временные (термические) внутренние напряжения, резко изменяющиеся при температурных ударах. Внутренние напряжения приводят к снижению прочности сцепления, к быстрому разрущению покрытий при эксплуатации, особенно в местах с малым радиусом закругления на наружной поверхности. [c.227]

При рассмотрении результатов усталостных испытаний при комнатной температуре возникает вопрос о причинах более резкого снижения усталостной прочности для образцов, никелированных в кислом растворе. Если сопоставить уровень остаточных напряжений для этих покрытий после термической обработки при температуре 400° в течение 3 ч, то можно убедиться, что для толщины слоя 30 и 35 мк, т. е. близких к толщине слоя на усталостных образцах, этот уровень практически одинаков. [c.122]

В результате действия остаточных растягивающих напряжений в осадках хрома и железа образуются трещины, являющиеся концентраторами напряжений и снижающие усталостную прочность основного металла. Более высокое снижение усталостной прочности получается при нанесении больших по толщине покрытий. [c.292]

Изменение свойств обусловлено главным образом реакционностью атмосферы, в которой происходит напыление, а также термомеханическими особенностями формирования покрытия. Взаимодействие распыленных частиц, часто находящихся в перегретом состоянии, с окружающей средой приводит к изменению химического состава и газонасыщенности материала покрытия. Повышенное содержание окислов на поверхности частиц обусловливает появление в покрытии границ нового типа, отличающихся от обычных границ между зернами ослабленной связью между частицами и слоями. Наличие пересыщенных структур, образующихся в результате закалки перегретых частиц, нарушает тонкое строение материала покрытия. Интенсивная деформация частиц при ударе, высокая скорость их кристаллизации приводят к появлению пористости в покрытиях и к снижению их прочностных свойств. Последнее связано также с образованием остаточных напряжений, возникающих вследствие разницы теплофизических свойств материалов частиц и. подложки. Немаловажное значение имеет, кроме того, неравномерное распределение материала в струе и неравномерный нагрев детали (подложки) местным поверхностным источником теплоты. [c.222]

Как было показано выше, №—покрытия, полученные химическим восстановлением и термообработанные обычным способом, характеризуются значительными растягивающими остаточными напряжениями, вызывающими образование микротрещин в поверхностном слое и способствующими снижению предела усталости основного материала. По-иному протекает образование внутренних напряжений при термической обработке покрытий т. в. ч. При этом способе наиболее быстрому разогреву подвергается лишь тонкий слой покрытия, в котором непосредственно образуются вихревые токи. Что касается основного материала, то он нагревается главным образом за счет теплопередачи. После прекращения действия т. в. ч. тонкий слой покрытия остывает гораздо быстрее, чем нижележащий слой металла. Наступает момент, когда покрытие охладится до такой степени, что перестанет сокращаться, тогда как охлаждение нижележащего слоя металла будет продолжаться, его объем, сокращаясь, будет стягивать наружную твердую корку и создавать в ней сжимающие напряжения. Взаимодействие тепловых и структурных напряжений приводит к характерному для поверхностно закаленных изделий преобладанию напряжений сжатия над напряжениями растяжения. Так, для стальных образцов в закаленном слое образуются сжимающие напряжения, достигающие на поверхности 60—80 кгс/мм , которые на границе закаленного слоя переходят в растягивающие (20—30 кгс/мм ). Оказалось, что эти закономерности применимы и для случаев, когда поверхностным слоем является металлопокрытие, полученное химическим восстановлением солей соответствующих металлов. Подвергая металлопокрытия термической обработке т. в. ч. и соответственно регулируя как скорость нагрева, так и скорость охлаждения, можно добиться изменения характера и величины внутренних напряжений таким образом, чтобы в поверхностном слое преобладали сжимающие напряжения. Для проверки влияния этого фактора на предел выносливости стали 45 были проведены соответствующие испытания. Стандартные образцы консольного типа без покрытия и с покрытием толщиной 40 мкм, с 10% Р, полученным из [c.297]

Вместе с тем покрытия, повышая одни служебные свойства, в ряде случаев могут снижать другие, нередко более важные эксплуатационные характеристики деталей (снижение предела выносливости, растрескивания, наводораживания, образование растягивающих остаточных напряжений и др.) [c.434]

В соответствии с этим покрытия пористым хромом, по сравнению с плотным, в меньшей степени снижают усталостную прочность стальных деталей. Считают [9], что внутренние напряжения в осадке хрома концентрируются главным образом в поверхностном слое. Поэтому при анодном травлении происходит снижение величины остаточных напряжений за счет развития трещин, имеющихся в хроме. [c.36]

Холодные трещины чаще всего возникают в зоне термического влияния после полного затвердевания сварного шва в период завершения охлаждения или последующего вылеживания сварной конструкции. Холодные трещины образуются в сталях перлитного и мартенситного классов, если в процессе сварки происходит частичная или полная закалка металла в зоне термического влияния. Холодные трещины возникают под действием остаточных сварочных напряжений, которые постоянно действуют в сварной конструкции. На снижение сопротивляемости сталей образованию холодных трещин оказывает влияние водород, попадающий из электродных покрытий и флюсов в металл шва. [c.424]

Снижение предела усталости хромированных деталей является результатом больших остаточных растягивающих напряжений, возникающих в слое электролитического хрома. Величина их возрастает с увеличением слоя покрытия при толщине слоя хрома 0,03 мм [c.36]

Влияние остаточных напряжений, полученных в поверхностных покрытиях. Большинство распространенных электролитических покрытий существенно снижает выносливость деталей. Работы многих исследователей показывают, что основными причинами снижения выносливости являются растягивающие остаточные напряжения в слое нанесенного покрытия, а также наво-дороживание поверхностного слоя. Основное влияние оказывают растягивающие остаточные напряжения. Так, по данным работы [6], при хромировании с реверсированием тока стали Х12М количество водорода практически не изменилось (26—27 см /г), но предел выносливости повысился на 12,5%. Причиной такого повышения является снижение растягивающих остаточных напряжений вследствие релаксации при реверсировании тока. После твердого никелирования содержание водорода в 2—2,5 раза ниже, чем после хромирования, но усталостная прочность в первом случае существенно ниже, чем во втором. Обьясняется это большими растягивающими остаточными напряжениями при твердом никелировании. [c.301]

Влияние гальванопокрытий на выносливость стали в воздухе И. В. Кудрявцев и А. В. Рябченков 194, 132] объясняют действием остаточных напряжений, возникающих в приповерхностном слое изделия в результате покрытия. При покрытиях стали хромом, никелем и медью в приповерхностном слое возникают остаточные напряжения растяжения, достигающие 40—50 кПмм , что и вызывает снижение выносливости в воздухе и особенное коррозионных средах. На уменьшение коррозионно-усталостной прочности стали при покрытии этими металлами влияет также то, что они, будучи катодными по отношению к стали во всех коррозионных средах, при наличии нарушений в сплошности покрытия (которые особенно значительны в слое электрически осажденного никеля), усиливают анодное разрушение стали. [c.154]

В ряде работ неоднократно отмечался эффект увеличения пластичносги и изменения твердости покрытия [19, 211, 213]. Возрастание пластичности связано с уменьшением концентрации примесных атомов, увеличением размера зерна, изменением уровня остаточных напряжений, подавлением столбчатой структуры. Однако должного понимания на сегодняшний день вопрос не нашел. Отмеченная выше возможность развития текстуры также может рассматриваться как механизм снижения твердости и роста пластичности покрытий. Действительно, поскольку плоскости плотнейшей упаковки располагаются преимущественно перпендикулярно поверхности, следует ожидать снижения сопротивления и хрупкости материала при вдавливании. [c.150]

Решающее значение имеют способы торможения образования коррозионных повреждений путем металлических и неметаллических покрытий, протекторной защиты, перехода к более коррозионно-устойчивым материалам, снижения коррозионной активности среды, применением электрического катодного способа защиты и т. д. в сочетании с остаточными сжимающими напряжениями в поверхностных зонах тела. Последние наряду с обычным влиянием замедляют проникновение агрессивной среды во внутренние зоны тела и, следовательно, замедляют образование и развитие коррозионных повреждений [23]. Применением коррозионно-устойчивых материалов нередко удается сблизить механическую и коррозионно-усталостную прочность. Например, для многих латуней и бронз в воздухе (Т 1 = = 18кгс/мм , а в пресной и соленой воде 15кгс/мм2 титановые сплавы не снижают предела выносливости даже в морской воде. [c.195]

Весьма важными для последующих рассуждений оказались сведения, полученные при обследовании сетки трещин и заключающиеся в том, что хромовые покрытия с высокими первоначальными собственными напряжениями растяжения обнаруживают незначительные остаточные напряжения потому, что у этих покрытий напряжения снимаются в результате образования трещин. Напротив, хромовые покрытия, которые сначала обнаруживают лишь незначительные собственные напряжения и внешний вид которых отличается или небольшим количеством трещин или даже отсутствием их, опасны из-за пониженного снижения напряжений, так как они по большей части характеризуются высокими собственными напряжениями растяжения, которые с увеличением толщины покрытия могут еще возрасти. В более поздней работе Старек и его сотрудники вывели из этих наблюдений зависимость между числом трещин (количество трещин, пересекающих отрезок в 2,5 см) и снижением предела усталости (выносливости). Вильямс и Хаммонд провели замеры собственных напряжений (у свободно закрепленных пластинок) в сернокислом электролите и получили параболическую кривую собственных напряжений при изменении температуры электролита. Кривая имела минимум при 40°С и собственном напряжении сжатия [c.195]

Рис. 40. Снижение величины остаточных напряжений (стрелы прогиба) в зависимости от температуры и длительности термообработки (1, 2, 3 ч) никельфосфорных покрытий толщиной 35 мкм, полученных из щелочной (/)(Р=3,8%) и кислой (2) (Р = 10%) ванны.

Повышение сопротивления усталости можно обеспечить, во-первых, снижением в сварных соединениях концентрации напряжений, а во-вторых, благоприятньм изменением поля остаточных напряжений. Минимальную концентрацию напряжений стремятся йбеспечить как за счет рационального выбора видов соединений, а также методов и приемов сварки, так и путем устранения резких пфеходов от шва к основному металлу, механической зачисткой, электродуговой обработкой или нанесением покрытий. [c.329]

Недостатком хромовых покрытий является неравномерное распределение хрома на покрываемой поверхности, что затрудняет хромирование деталей сложного профиля. Замечено также, что хромирование стальных деталей приводит к снижению (до 22%) их усталостной прочности. Понижение усталостной прочности объясняется больщими растягивающими (остаточными) напряжениями, которые возникают в слое хрома при его формировании в гальванической ванне [5]. Снижение усталостной прочности следует учитывать при хромировании деталей, подвергающихся высоким циклически меняющимся напряжениям. Нагрев хромированных деталей при 100° несколько улучшает усталостную прочность. [c.53]

Как видно ин табл. Ш, электролитическое никелирование приводит к реакомз снижению усталостной прочности гладких образцов (на 34 / ). Столь значительное понижение предела выносливости, вызываемое нанесением никелевого покрытия, можно объяснить так же, как и в случае электролитического хромирования, влиянием больших остаточных растягивающих напряжений, возникающих в с.тое никеля. [c.127]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...