Влияние на усталость поверхностных обработок деталей

При Стд = О разрушение образца или детали наступит при среднем напряжении = Oj. Экспериментально установлено, что постоянные растягивающие напряжения уменьшают сопротивление усталости, а сжимающие постоянные напряжения затрудняют зарождение и развитие усталостной трещины и повышают предел выносливости. В этом состоит одна из главных причин благоприятного влияния упрочняющей поверхностной обработки деталей. [c.251]

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]

Шероховатость поверхности. Влияние на усталость шероховатости поверхности, по сравнению с другими параметрами качества поверхностного слоя деталей, наиболее изучено. Однако в большинстве работ экспериментальных и теоретических устанавливается только качественный характер зависимости усталости от шероховатости поверхности и без учета наклепа и технологических макронапряжений, имеющихся в поверхностном слое после его обработки. Усталостные испытания проводили при комнатной температуре и низкочастотном нагружении. Влияние шероховатости поверхности на сопротивление усталости обычно оценивается различными коэффициентами концентрации напряжений, обусловливаемых геометрическими параметрами микронеровностей поверхности. Имеются также эмпирические формулы, устанавливающие зависимость сопротивления усталости от того или иного критерия шероховатости поверхности. Так, например, И. А. Одинг оценивает изменение сопротивления усталости в зависимости от шероховатости поверхности с помощью эмпирического коэффициента, имеющего следующий вид [56] [c.165]

Основными параметрами качества поверхностного слоя деталей после механической обработки металлическим или абразивным инструментом является шероховатость поверхности, глубина и степень наклепа и технологические макронапряжения. Для определения степени влияния каждого из них в отдельности на характеристики усталости, в данной работе использован метод изотермических нагревов в вакууме образцов после заданных режимов механической обработки. Вакуум необходим для предохранения от окисления поверхностного слоя образцов при нагревах. Для этой цели образцы после механической обработки на заданных режимах разделены на три группы. Образцы первой группы испытывали на усталость непосредственно после механической обработки, образцы второй и третьей групп до испытания на усталость подвергали изотермическим нагревам в вакууме для снятия технологических макронапряжений (вторая группа) и для снятия поверхностного наклепа (третья группа). Относительную значимость каждого параметра качества поверхностного слоя в отдельности оценивали путем сравнения характеристик усталости образцов после термообработок для снятия остаточных напряжений, поверхностного наклепа и образцов, не подвергавшихся термической обработке. [c.173]

Изучение причин поломок деталей показывает, что большинство из них вызвано усталостью металла, нормальное же функционирование машин или отдельных агрегатов нарушается чаще всего из-за быстрого износа ряда деталей. Поверхностная обработка давлением позволяет устранить или значительно снизить влияние обоих указанных факторов, повысить как прочностную, так и размерную долговечность деталей. [c.95]

Возникающие под влиянием механической обработки неравномерность структуры поверхностного слоя и шероховатость поверхности оказывают большое влияние на эксплуатационные свойства деталей машин. Определено, что чем ниже шероховатость отделки, тем выше предел усталости. Существует следующая закономерность снижения предела усталости (кгс/мм ) при понижении класса шероховатости (сталь Ст.З) [c.122]

Остаточные напряжения, возникающие в деталях в результате поверхностного, упрочнения, оказывают большое влияние на сопро- тивление усталости. Эффект упрочнения зависит от знака, величины и характера распределения остаточных напряжений по поперечному сечению. На рис. 42 представлены типовые эпюры остаточных напряжений при различных процессах поверхностной обработки [30]. По оси абсцисс отложено относительное расстояние от поверхности, /r, где Д — расстояние от поверхности, г — радиус образца. Границы упрочненных слоев показаны штрихпунктирными линиями. Как видно из рисунка, остаточные напряжения на поверхности сжимающие и достигают больших величин. Эпюра рас- [c.148]

Влияние технологических методов поверхностного упрочнения на кор-розионно-усталостную прочность деталей. Такие методы поверхностного упрочнения, как наклеп поверхности дробью или роликом, поверхностная закалка с нагрева т. в. ч., кратковременное азотирование и т. п. — весьма эффективные средства повышения сопротивления коррозионной усталости деталей машин. Причиной повышения пределов коррозионной выносливости в этих случаях являются значительные сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое, возникающие в процессе обработки. В табл. 16 представлены результаты усталостных испытаний образцов из стали марки 45, прошедших различную поверхностную обработку. [c.169]

Сущность процесса дробеструйной обработки заключается в том, что совершенно готовую деталь любой конфигурации пос ле всех операций механической и термической обработки подвергают кратковременным ударам по поверхности металлической дробью. В результате такой обработки, проводимой в специальных установках, поверхностные слои деталей упрочняются и создается благоприятная остаточная напряженность. Процесс дробеструйной обработки особо эффективен для деталей, имеющих так называемые концентраторы напряжений (галтели, надрезы, напрессованные втулки), а также для деталей, работающих в условиях коррозии. Дробеструйная обработка устраняет вредное влияние обезуглероживания поверхности и может частично парализовать начальные трещины усталости, замедляя или приостанавливая их развитие. [c.587]

Для повышения сопротивления усталости широко применяются различные способы упрочнения поверхностей деталей, например, поверхностная закалка, химико-термическая обработка, обкатка роликами, дробеструйная обработка и др. Отношение предела выносливости упрочненных образцов к пределу выносливости неупрочненных образцов называется коэффициентом влияния поверхностного упрочнения и обозначается К . Обычно = 1,1... 2,8. [c.283]

Особенно эффективно ППД для деталей, имеющих различные концентраторы напряжений, в значительной степени снижающие их сопротивление усталости. Объяснение факта большего влияния поверхностного наклепа на сопротивление усталости деталей, содержащих концентраторы напряжений, состоит в том, что благоприятные остаточные напряжения сжатия, возникающие при этой обработке, обладают, как и напряжения от рабочей нагрузки, свойством концентрироваться у выточек, галтелей, пазов и других геометрических элементов детали. [c.138]

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]

Известно, что растягивающие напряжения в поверхностном слое снижают предел выносливости, а сжимающие — повышают. Механические свойства поверхностного слоя и сердцевины также влияют на эксплуатационные свойства. Для гладких валов увеличение глубины наклепа до 15% от радиуса изделия оказывает положительное влияние на повышение предела усталости. При наличии концентраторов напряжений прочность деталей зависит от свойства поверхностного слоя, для достижения эффективного упрочнения достаточно небольших глубин более прочного слоя. Следует иметь в виду, что эффективность упрочнения таких деталей, как листовые рессоры, повышается при обработке их наклепом в напряженном состоянии, совпадающем с тем, которое они имеют в эксплуатации. [c.403]

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]

К наиболее часто встречающимся и хорошо зарекомендовавшим себя на практике методам поверхностного упрочнения деталей машин относится поверхностный наклеп (обкатка шариками и роликами, обдувка дробью, алмазное выглаживание, виброгалтовка, i гидродробеструйная < обработка, инерционно-динамическое упрочнение и др.). Значительный вклад в разработку теории и практики поверхностного наклепа, исследование его влияния на усталость и коррозионную усталость сталей внесли И.В.Кудрявцев, Г.В.Карпенко, А.В.Рябченков, В,А.Гладковский и др. Краткий обзор этих работ приведен автором [113]. [c.158]

Значительное влияние на сопротивление усталости элементов конструкций оказывают следующие факторы конструкционные (размеры деталей, концентрация напряжений) технологические (состояние поверхности, структура и термическая обработка, поверхностная обработка, сварка) эксплуатационные (асимметрия дакла, вид напряженного состояния, режим и частота нахружения, температура, коррозионные среды, фретгинг-коррозия). [c.291]

Предлагаемая книга посвящена проблеме термической усталосте, т.е процессу появления поверхностных трещин и их постеленного развития вплоть до полного разрушения изделий, работающих в условиях циклических нагревов и охлаждений, сопровождающихся созданием больших градиентов температур по сечению детали. На основе обобщения литературных сведений, данных эксплуатации разнообразногб технологического и энергетического оборудования в ПНР, а также используя собственные производственные и лабораторные исследования, автор сделал попытку установить общие закономерности влияния многочисленных факторов (условий службы, химического состава, структуры и физико-механических свойств материалов) на српротивлен термической усталости конкретных изделий (стальных форм для литья чугунных труб, инструмента горячей и холодной штамповки, прокатных валков, деталей термического оборудования, роторов турбин и др.). При этом приведены практические рекомендации по выбору материалов, термической, химико-терми-ческой и других видов обработки с целью повышения сопротивления усталости изделий, работающих в условиях циклических термических нагрузок. Дано также описание основных методов исследования структуры и свойств материалов при термической усталости. [c.6]

Однако применение упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД), например, пескоструйной обработки, алмазного выглаживания, вибронаклепа, позволяет практически полностью устранить влияние хромирования на сопротивление усталости высокопрочных сталей. Упрочняющая обработка ППД создает сжимающие напряжения в поверхностном слое и изменяет геометрию микрорельефа поверхности путем значительного увеличения радиуса микронеровностей. Для хромированных деталей упрочнение поверхностного слоя ППД необходимо для того, чтобы препятствовать распространению трещин, образовавшихся в хроме при циклических нагрузках, в основной металл. Это благоприятно сказы- вается на повышении сопротивления усталости хромированной стали (табл. 19). [c.52]

Определяющее значение для сопротивления усталости име-поверхностный слой детали, который при большинстве видов гружения подвергается максимальным напряжениям. Части-[ металла, выходящие на поверхность, имеют повышенную тивность и легко взаимодействуют с окружающей средой, I поверхности металла образуются прочные, неудалимые ычными механическими или химическими способами пленки ра, влаги и т. д., которые, проникая через микротрещины в 6ъ металла, ослабляют его. Поверхностный слой ослабляет-и предшествующей обработкой, а также подвержен корро-я (в том числе фреттинг-коррозии). Таким образом, поверх- тный слой является концентратором напряжений, влияние горого необходимо ослаблять упрочняющими мероприятиями. Циклическая прочность деталей существенно уменьшается участках ослаблений, резких переходов, надрезов и т. д.. [c.241]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...