Температура шлифования и остаточные напряжения в поверхностном слое

ТЕМПЕРАТУРА ШЛИФОВАНИЯ И ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ [c.376]

Структурные и фазовые превращения в поверхностных слоях металлов происходят под действием высоких температур в зоне резания. Наклеп, структурные и фазовые превращения формируют в поверхностных слоях деталей остаточные напряжения. Численное значение и знак напряжений зависят от значения и знака исходных остаточных напряжений, полученных деталью на предшествующих операциях, а также от степени силового и теплового действия текущей операции. Остаточные напряжения в поверхностном слое могут создаваться двух видов сжимающие со знаком минус и растягивающие со знаком плюс. Знак и численное значение остаточных напряжений при шлифовании определяются превалированием силового или теплового фактора, варьируя который, можно технологическими методами создавать нужные напряжения. Полезность и вредность тех или иных остаточных напряжений в условиях эксплуатации определяются из анализа служебного назначения деталей. Зная, какие остаточные напряжения полезны для эксплуатационных условий детали, соответствующим образом следует планировать заключительные операции обработки этой детали. Широкие возможности варьирования числовым значением и знаком остаточных напряжений технологическими методами заложены в процессах ленточного шлифования. Достигают этого варьированием и подбором соответствующих схем ленточного шлифования, режимов обработки, характеристики ленты, видом и [c.24]

Снять остаточные напряжения после предварительного шлифования заготовки можно высоким отпуском, а после ее окончательного шлифования — обкатыванием роликом, алмазным выглаживанием, обычным и виброконтактным полированием. При обработке этими методами на поверхности заготовки образуются сжимающие напряжения. Остаточные напряжения можно уменьшить также, применяя рациональную схему закрепления заготовки в приспособлении, при которой возможна деформация заготовки в наиболее выгодных направлениях. Регулирование остаточных напряжений в поверхностном слое является резервом повышения эксплуатационных свойств деталей машин. Кроме остаточных напряжений в поверхностном слое шлифованной детали образуется наклеп. Он возникает в результате больших градиентов температур и больших деформаций, приводящих поверхностные слои к упрочнению. [c.130]

Интересно отметить, что сползание поверхностного слоя наблюдается только па полированных и отожженных образцах. На шлифованных отожженных (рис. 4, б) или неотожженных и на закаленных образцах не фиксируется различия в поведении поверхностного слоя и объема металла при растяжении. По мнению автора [66], это объясняется тем, что микрорельеф создает неравномерное поле напряжений в поверхностном слое и этим препятствует его сползанию . Рассмотренные экспериментальные данные показывают, что поверхностный слой, приобретающий в процессе механической обработки определенные механические свойства и структуру, в процессе отжига в вакууме при температуре выше температуры рекристаллизации теряет эти свойства и приобретает новые, которые хорошо выявляются на диаграмме остаточная деформация решетки — напряжение растяжения . Эти новые свойства в меньшей степени проявляются после отжига при 600 °С в течение одного часа вследствие недостаточных для их формирования температуры и времени ее воздействия. [c.24]

При шлифовании большее влияние оказывают тепловые факторы, меньшее — силовые. Характерные для шлифования высокие температуры в поверхностном слое вызывают структурную неоднородность и, вследствие этого, поверхностные прижоги, микротрещины, цвета побежалости. В поверхностном слое при шлифовании возникают остаточные напряжения растяжения, т. е. положительные (рис. 3.2, б). [c.136]

Финишными, заключительными операциями обработки большинства деталей являются процессы шлифования и полирования, которые характеризуются высокой теплонапряжен-ностью процесса и большими удельными давлениями в зоне резания. Значительные изменения температуры и давления в зоне резания, в свою очередь, вызывают изменение структуры, фазового состояния и, на их основе, изменение физико-механических свойств поверхностных слоев металла. Поэтому изучение физико-механических свойств поверхностного слоя является одним из условий установления оптимальных режимов обработки, обеспечивающих достижение не только высокой производительности, точности и шероховатости, но и способствующих улучшению эксплуатационных свойств деталей. Варьирование эксплуатационных свойств деталей можно производить путем создания благоприятных величин наклепа, микротвердости и остаточных напряжений. [c.23]

Низкая теплопроводность, большая химическая активность, способность образовывать твердые растворы с элементами, входящими в состав абразивных материалов невысокая твердость и другие специфические свойства титановых сплавов, благоприятствующие интенсивному протеканию адгезионных и диффузионных явлений в зоне шлифования при высокой контактной температуре, с малыми объемами ее локализации ведут не только к быстрой потере режущей способности инструмента и снижению производительности, но и к изменению физико-механических свойств обрабатываемой поверхности и прилегающих к ней слоев металла. В поверхностных слоях формируются значительные остаточные напряжения, появляется склонность к разрушению детали при нагрузках, особенно когда поверхности имеют цилиндрическую форму. Ниже приведем результаты наших работ, направленных на оптимизацию процесса шлифования титановых сплавов. [c.105]

Высокие напряжения и температуры возникают лишь в очень тонких поверхностных слоях обрабатываемой заготовки и резко уменьшаются в направлении, нор.мальном к шлифуемой поверхности. В поверхностном слое обрабатываемой детали происходят структурные превращения, появляются значительные временные и остаточные напряжения. Шлифование, как правило, — окончательная чистовая операция и дефекты в поверхностном слое готовых изделий оказывают существенное влияние на их эксплуатационные свойства. [c.782]

Остаточные напряжения растяжения в поверхностном слое шлифованной закаленной детали могут быть уменьшены в 2—3 раза в результате выдержки детали в течение 90 сек в растворе солей с температурой 260—315° С и последующим охлаждением в воде или масле. При повышении температуры нагрева до 340° С, что ведет к снижению твердости стали на 2—3 единицы Я/ С (с первоначальной твердости 60 НЯС), остаточные напряжения уменьшаются в 5 раз. [c.191]

Например, интенсивный нагрев может уменьшить или полностью снять напряжения сжатия, возникшие от механического воздействия. При шлифовании некоторых сталей поверхностный слой детали нагревается до температуры выше точки Лсз, и поэтому могут происходить структурные превращения. Превращения, связанные с увеличением объема (аустенит в мартенсит), вызывают остаточные напряжения сн а-тия, а при уменьшении объема — растяжения. [c.74]

I. При шлифовании металлов и сплавов, склонных к структурным и фазовым превращениям, превалирующее влияние на образование остаточных напряжений оказывает тепловой фактор. Под действием высоких температур в Тонком поверхностном слое происходят превращения, обусловленные объемными изменениями металла. Мартенситная структура, которая обычно формируется при закалке, имеет максимальный удельный объем и атомную решетку объемно-центрированного куба. Аустенитная структура более плотная, имеет наименьший объем и атомную решетку гранецентрированного куба. Если деталь после закалки имела мартенситную структуру, то после [c.50]

Вследствие неоднородного нагрева и охлаждения поверхностных слоев при шлифовании в них возникают напряжения растяжения или напряжения растяжения, переходящие на некоторой глубине в сжимающие остаточные напряжения. Прн работе деталей из титановых сплавов в условиях значительных знакопеременных нагрузок при повышенных температурах остаточные напряжения растяжения нежелательны. [c.73]

Образцы, обработанные шлифованием, имели при температуре 20° С предел выносливости 43,4 кгс/мм и при температуре 400° С 39,8 кгс/мм . Изменение предела выносливости при обработке резанием происходит в результате действия наклепа, остаточных напряжений, изменения микрогеометрии, структурных изменений и дефектов поверхностного слоя, характер и величина которых также зависят от метода и режимов обработки. Так, например, основным видом повреждения при грубых режимах шлифования и работе без охлаждения является прижог, который получается в виде характерных строчек. При этом снижаются твердость и микротвердость поверхности, а в поверхностном слое возникают значительные растягивающие остаточные напряжения. Дефекты, возникающие в результате шлифования цементованных образцов из стали 12Х2Н4А, снижают предел выносливости до 50 %. [c.403]

На выносливость сталей заметное влияние оказывает финишная опера-О) ция — шлифование, т.е. важное значение имеет, какими кругами его про- водили. У закаленной стали ШХ15 условный предел коррозионной выносливости в 3 %-ном растворе Na I при базе 5 10 цикл после шлифования алмазным, боразонным и электрокорундовым кругами составляет соответственно 65 25 и 17 МПа [39]. У закаленной стали 40Х наблюдается такая же закономерность, однако различие в величине условного предела коррозионной выносливости значительно меньше. При злектро-корундовом шлифовании происходит отпуск закаленных сталей на глубину 110—150 мкм, микротвердость поверхностных слоев уменьшается на 15—20 % и возникают растягивающие остаточные напряжения 370— 570 МПа. При алмазном шлифовании, благодаря лучшим режущим свойствам алмазов, температура и давление в зоне контакта круга и изделия меньше, чем при электрокорундовом, поэтому в поверхностных слоях закаленных сталей обнаружено некоторое повышение микротвердости и наличие остаточных сжимающих напряжений до 900—1200 МПа [39]. Остается, однако, непонятным, почему при столь значительных сжимающих напряжениях, возникающих в поверхностных слоях образцов в результате алмазного шлифования и низкой шероховатости поверхности, предел выносливости увеличился несущественно, а в коррозионной среде на 10-50 МПа. [c.167]

При шлифовании металлов и сплавов, склонных к структурным и фазовым превращениям, превалирующее влияние на образование остаточных напряжений оказывает тепловой фактор. Под действием высоких температур в тонком поверхностном слое происходят превращения, обусловленные объемными изменениями металла. Мартенситная структура, которая обычно формируется при закалке, имеет максимальный удельный объем и атомную решетку объемно-центрированного куба, Аустенитная структура более плотная, она обладает наименьшим объемом и атомной решеткой гранецентрированного куба. Если деталь после закалки имела мартенситную структуру, то после шлифования под действием высоких температур в тонком поверхностном слое мартенсит распадается на трооститосорбит-ную структуру и увеличивается содержание аустенита. Образование разнообъемных структур в поверхностном слое вызывает изменение микротвердости и появление больших растягивающих напряжений. [c.82]

Физико-механические свойства поверхностного слоя, лежащего под обработанной поверхностью, во многом определяют эксплуатационные качества деталей машин. Важнейшими показателями состояния поверхностного слоя являются величина, знак и глубина залегания остаточных напряжений, степень наклепа и толщина наклепанного слоя. Остаточные напряжения, возникающие в поверхностном слое, и его наклеп являются следствием силового поля, создаваемого силами резания, нагрева материала обрабатываемой детали и структурных превращений. При резании металлическим инструментом (точении, фрезеровании, сверлении и т. п.) остаточные напря-,жения образуются главным образом под действием силового поля. Температура имеет второстепенное значение. При обработке хрупких материалов остаточные напряжения сжимающие, а при обработке пластичных металлов чаще всего растягиваюшце. При высокотемпературном режиме (шлифовании) остаточные напряжения образу- [c.139]

Шлифовка, как правило, приводит к снижению характеристик вьпюсли-вости, особенно при больших глубинах резания, что объясняется возникновением остаточных напряжений растяжения, микротрещин и окислением. Это является следствием высоких температур в поверхностном слое материала в процессе резания. Остаточные напряжения растяжения, возникающие после шлифования, составляют 150...300 МПа. Известны случаи, когда эти напряжения достигают весьма больших значений. Так, в отожженной пружинной лейте после ее шлифования на глубину 0,051 мм поверхностные остаточные напряжения растяжения составляли 1898 МПа [1118]. Появление остаточных напряжений растяжения после шлифования приводит к снижению характеристик сопротивления усталостному разрушению образцов нл [c.148]

В пределах одного метода на возможность возникновения дефектов основное влияние оказывают обычно режимы обработки (см. рис. 17). Например, при шлифовании имеется опасность при-жогов — местных изменений структуры поверхностного слоя металла, как следствие высоких мгновенных температур, возникающих в зоне резания, В зоне прижога происходят структурные изменения, например, в виде отпуска металла или закалки с отпуском, изменение микротвердости и возникновение остаточных напряжений. Для каждого материала имеется температура прижого- [c.469]

Качество шлифованной поверхности характеризуется твердостью поверхностного слоя, структурными изменениями, остаточными напряжениями и отсутствием прижогов и трещин. Поверхностные дефекты в значительной мере вызываются высокими температурами, разви- [c.376]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...