Упрочнение методами поверхностного пластического деформирования (ППД)

Известно большое разнообразие высокоэффективных технологических методов поверхностного упрочнения деталей машин, повышающих пределы выносливости в два-три раза и усталостную долговечность - в десятки и сотни раз. К ним относятся методы поверхностного пластического деформирования (ПГЩ), химико-термические (азотирование, цементация, цианирование), поверхностная закалка с нагрева токами высокой частоты или лучом лазера, комбинированные и др. Причинами столь высокого повышения сопротивления усталости являются остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое и повышение механических свойств слоя в результате обработки. Суммарный эффект упрочнения зависит от взаимного расположения эпюр остаточных и рабочих напряжений и сопротивления усталости материала по сечению детали [4, 12]. [c.140]

К числу весьма эффективных методов упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием относится алмазное выглаживание. Сущность процесса алмазного выглаживания заключается в обработке поверхностного слоя детали инструментом, рабочей частью которого является сферическая поверхность алмазного кристалла с радиусом закругления 1...3 мм. Алмаз устанавливается в наконечнике, который входит в пружинную оправку, закрепленную в резцедержателе суппорта токарного станка. [c.98]

Хромируемая поверхность деталей, для которых недопустимо снижение усталостной прочности, и деталей из высокопрочных сталей должна подвергаться перед хромированием упрочнению одним из методов поверхностного пластического деформирования [22]. [c.43]

Для повышения сопротивления усталости валов используют различные методы упрочнения поверхностным пластическим деформированием. [c.415]

В современном машиностроении все более широко используются прогрессивные и высокоэффективные методы упрочнения деталей термомеханическая обработка, поверхностное пластическое деформирование и др. Одним из основных факторов повышения сопротивления усталости материалов в результате этих обработок является существенная задержка роста усталостных трещин. [c.5]

ППД является эффективным методом локального упрочнения мест концентраций напряжений (рис. 158). Поверхностное пластическое деформирование повышает твердость поверхности (см. рис. 156, а), в результате чего возрастает сопротивление износу. ППД также способствует снижению шероховатости поверхности и созданию микронеровностей по форме, близкой к образующейся после приработки. ППД деталей, работающих в условиях трения и изнашивания, повышает износостойкость по сравнению со шлифованием в 1,5—2 раза. Одновременно возрастает сопротивление схватыванию и фреттинг-коррозии. [c.252]

III. Технологические методы обработки трущихся деталей. Влияние точности размера, микрогеометрических отклонений и взаимного расположения деталей на износ термическая, химическая и химико-термическая обработка деталей гальванические покрытия поверхностей деталей наплавка поверхностей детален поверхностное пластическое деформирование и выглаживание поверхностей покрытия, нанесенные фрикционным методом и методом напыления упрочнение поверхностей лазерным лучом. [c.41]

Для повышения циклической прочности и износостойкости важно затруднить деформацию поверхности деталей. Это достигается технологическими методами поверхностного упрочнения поверхностной закалкой, химико-термической обработкой (азотированием, цементацией), поверхностным пластическим деформированием (обдувкой дробью, обкаткой роликами). [c.234]

Белов В. А. Повышение несущей способности плоских поверхностей методом вибрационного упрочнения.— В кн. Повышение прочности и долговечности деталей машин поверхностным пластическим деформированием. НИИИНФОРМТЯЖМАШ, М., 1970, с. 56—64. [c.176]

Максимальные значения микротвердости поверхностного слоя у различных металлов в несколько раз превышают твердость, достигнутую при упрочнении другими методами обработки пластическим деформированием. Так, твердость стальной поверхности возрастает в 2,5—3 раза, медной поверхности — в 1,5—3 раза и алюминиевой — в 4,5—6,3 раза. [c.60]

Применение пластической деформации дяя упрочнения деталей. Многие детали автомобилей при их восстановлении различными методами компенсации износа утрачивают свою первоначальную усталостную прочность и износостойкость. Восстановить эти свойства можно поверхностным пластическим деформированием металла (наклепом). [c.150]

По критериям работоспособности и причинам выхода деталей машин из строя их можно разбить на три группы. К первой группе относятся детали, работоспособность которых лимитируется износостойкостью трущихся поверхностей. В зависимости от вида износа следует применять различные методы упрочнения. При абразивном износе эффективны упрочнения поверхностной закалкой химикотермической обработкой (цементация, азотирование, цианирование, сульфидирование и др.) наплавкой гальваническое (хромирование, борирование и др.). При коррозионно- и молекулярно-механи-ческом износе кроме перечисленных методов можно применять упрочнение поверхностно-пластическим деформированием с созданием большей глубины наклепа, упрочнение поверхностной закалкой и химико-термической обработкой, а также комбинацию последних методов с последующим наклепом. [c.139]

К третьей группе относятся тяжелонагруженные детали. Их материал подвержен переменным напряжениям, величина которых может быть выше предела выносливости. Детали этой группы выходят из строя в результате явлений усталости, вызывающих разрушение по всему сечению детали. Методы упрочнения поверхностно-пластическое деформирование (дробеструйный наклеп, чеканка, обкатывание роликами), поверхностная закалка, химико-термическая обработка и сочетание двух последних методов с последующим наклепыванием. [c.139]

С целью проверки зависимостей (4.36) и (4.37) были сопоставлены результаты расчетов по ним с экспериментальными данными [4, 27-28]. В табл. 4.7 приведены данные, охватывающие случаи поверхностного пластического деформирования обкатыванием роликами, гальванического хромирования и химического никелирования, а также комбинированного упрочнения (нанесение покрытия с последующим обкатыванием роликами). Предел выносливости неупрочненных и соответствующих серий упрочненных ППД образцов без покрытий находился методом вверх-вниз . Как видно из таблицы, при использовании зависимостей (4.36) и (4.37) для нахождения параметров кривых усталости поверхностно-упрочненных деталей обеспечивается удовлетворительная точность, подтверждающая их универсальность. [c.100]

Неоднородность распределения значений микротвердости по глубине после облучения, по-видимому, связана с возрастанием дисперсности субструктуры металла, как это происходит при ударных методах упрочнения упрочнения поверхностным пластическим деформированием. [c.66]

Наряду с влиянием металлов с различными исходными характеристиками на закономерности развития процессов схватывания первого и второго рода значительно влияют, как показали результаты лабораторных испытаний, методы обработки металлов (механическое упрочнение, закалка, химико-термическая обработка, электролитическое покрытие поверхностей трения металлами, диффузионное упрочнение поверхностных слоев металла различными элементами при совместном пластическом деформировании при трении, повышение теплоустойчивости металлов путем легирования редкими металлами и т. п.). [c.85]

Методы обработки основаны на использовании пластических свойств металлов, т.е. способности металлических заготовок принимать остаточные деформации без нарушения целостности металла. Отделочная обработка методами пластического деформирования сопровождается упрочнением поверхностного слоя, что очень важно для повышения надежности работы деталей. Детали становятся менее чувствительными к усталостному разрушению, повышаются их коррозионная [c.434]

В работе [39] методом рентгеноструктурного анализа изучали изменение кристаллической структуры технически чистого железа при упрочнении в инактивной й поверхностно-активной средах. Для упрочнения применяли пластическое деформирование статическое сжатие, прокатку, растяжение, однократную накатку. Показано, что микроискажения кристаллической решетки металла не чувствительны к введению ПАВ. В то же время в работе [36] указано, что исследованиями изменений структуры поверхностного слоя технически чистого железа при трении в разных смазочных средах установлены большие микроискажения решетки кристалла в активной среде по сравнению с соответствующими значениями в-инактивной среде. Выявлено незначительное различие твердости после испытаний в активной и инактивной средах. При этом в вазелиновом масле средние значения размеров блоков когерентного рассеяния более высокие, чем в активной среде. Кривые изменений микроискажений кристаллической решетки и изменений микротвердости в обеих средах подобны. Кроме того, отмечено, что в присутствии поверхностно-активной среды шероховатость поверхности образца резко уменьшается. Сила трения при низких давлениях почти в 2 раза меньше в активной среде при очень высоких давлениях различие в силах трения для избранных сред незначительно. [c.47]

Для повышения усталостной прочности валов используют различные методы поверхностного упрочнения пластическим деформированием (см. гл. 34). [c.139]

Механическое упрочнение заключается в упрочнении поверхностных слоев металла пластическим деформированием. Технологически —это простой и в то же время эффективный метод упрочнения рабочих поверхностей деталей из стали, чугуна и различных цветных сплавов. Механическое упрочнение производится различными способами дробеструйным, накаткой гладкими роликами или шариками, чеканкой, ротационно-ударным наклепом шариками, дорнованием и др. [c.35]

Основными методами поверхностного упрочнения металлов являются поверхностная закалка, химико-термическая обработка и пластическое деформирование. [c.191]

УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ. Повышение прочности и твердости пластически деформированного при обработке резанием металла по сравнению с его исходным состоянием рассматривают как упрочнение поверхностного слоя.Степень упрочнения слоя металла, непосредственно примыкающего к обработанной поверхности, а также степень упрочнения деформированной стружки и нароста оценивают различными методами. [c.92]

Обработка без снятия стружки. Этот метод обработки заготовок заключается в пластическом деформировании их материала без образования стружки. Пластическому деформированию подвергают значительные объемы материала заготовки или ее поверхностные слои. В первом случае происходит формообразование новых элементов заготовки (резьб, зубчатых поверхностей, шлицев, рифлений), во втором случае происходит отделка поверхностей путем сглаживания неровностей и упрочнения поверхностного слоя заготовки. [c.205]

Таким образом, чистовая обработка деталей методами пластического деформирования может производиться не только для уменьшения шероховатости поверхности, но и для упрочнения поверхностного слоя, а также того и другого одновременно. [c.111]

Упрочнение стальных деталей методами поверхностного пластического деформирования применяется сравнитёльпо давно. Сначала полагали, что упрочнению можно подвергать лишь стали невысокой твердости, поскольку они обладают наибольшей пластичностью. Возможность упрочнения сталей с твердостью выше HR 35—40 почти полностью исключалась. Отрицалась также возможность упрочнения деталей, подвергнутых цементации и азотированию из-за хрупкости и высокой твердости поверхностных слоев. Работами проф. И. В. Кудрявцева и других было установлено, что наибольшей упрочняемостью обладают мартенситные структуры, наименьшей — [c.98]

К ударным методам поверхностного пластического деформирования относится обработка дробью. Обработка дробью подразделяется на дробеструйную и дробеметную. Дробеструйное упрочнение осуществляется на установках, в которых в качестве движителя дроби в виде стальных или стеклянных шариков диаметром 0,03...0,3 мм используют сжатый воздух (пневмодробеструйное упрочнение) или жидкость, чаще всего минеральное масло (гидродробеструйное упрочнение). [c.37]

Использование технологий модификации первого поколения [165, 166 , основанных на однократном или многократном однотипном внешнем воздействии потоками тепла, массы, ионов и т.д., не всегда обеспечивает требуемые показатели износостойкости материалов при высоких температурах, контактных давлениях и действии агрессивных сред. Поэтому расширение области применения и эффективности методов модификации металлов и сплавов для их использования в экстремальных условиях эксплуатации связано с созданием комбинированных и комплексных способов упрочнения, сочетающих достоинства различных технологических приемов. Существует несколько базовых способов унрочнения, эффективность которых в сочетании с другими методами подтверждена производственной практикой [165, 166]. К таким методам относятся ионно-плазменное напыление, электроэрозионное упрочнение, поверхностное пластическое деформирование, а также термическая обработка. Модификация структуры и свойств материалов при этом происходит за счет сочетания различных механизмов, отличающихся физико-химической природой. На этой основе разрабатываются H(3BE)ie варианты технологий второго поколения, вклю-чаюЕцие двойные, совмещенные и комбинированные нроцессы [166-169], в которых применяются потоки ионов, плазмы и лазерного излучения. К данному направлению относятся обработка нанесенных [c.261]

Технологические приемы осуществления поверхностного пластического деформирования, применяемые в настоящее время, весьма разнообразны и могут варьироваться в зависимости от многих факторов, таких, как свойства материала упрочняемых деталей, их конфигурация, размеры, режим эксплуатационного нагружения и др. Широко применяют такие методы ППД, как дробеструйный наклеп, обкатка роликами или шариками, чеканка специальными бойками, виброупрочнение в контейнерах, гидроабразивный наклеп, пневмогидродробеструйное упрочнение, наклеп взрывом и др. [c.140]

К таким методам упрочнения относятся как храдиционные (химикотермические, поверхностное пластическое деформирование, поверхностная закалка), так и новые (плазменное напыление, лазерная обработка, ионная имплантация и др.). Такям образом, повьпиение технологической дисциплины, ужесточение контроля, применение прогрессивной технологии изготовления и упрочнения - мероприятия первостепенной важности при решении проблемы повышения надежности машин. [c.9]

При всех методах поверхностного упрочнения (при цементации, азотировании, поверхностной закалке, поверхностном пластическом деформировании) в упрочненном слое создается благоприятная эпюра остаточных напряжений I рода (сжатие в поверкностных слоях до 30—60 кгс/мм ), в то время как при сквозном упрочнении эпюра остаточных напряжений является неблагоприятной (отсутствие напряжений сжатия в лучшем случае и растягивающие напряжения на поверхность деталей — в худшем). [c.243]

Применительно к практике ремонта машин большая работа по упрочнению деталей проведена И. И. Луневским, В. М. Кряжковым и его сотрудниками по отраслевой лаборатории, Н. И. Доценко, Б. М. Аскинази и другими исследователями. Однако применение современных методов упрочняющей технологии не нашло еще должного применения в авторемонтном производстве. Между тем упрочнение позволило бы не только повысить усталостную прочность и износостойкость деталей, но и во многих случаях для восстановления деталей наплавкой применять малоуглеродистую проволоку вместо высокоуглеродистой, более дорогой и нередко дефицитной. Повышения эксплуатационных свойств деталей, восстанавливаемых наплавкой и механической обработкой, можно достичь несколькими методами химико-термической обработкой, поверхностной закалкой, поверхностным пластическим деформированием, электромеханической обработкой. [c.312]

Технологическая сушиость ППД. Поверхностное пластическое деформирование. (ПЦЦ) — это метод обработки деталей без сшггия стружки, при котором пластически деформируется только поверхностный слой деталей. В результате ППД уменьшается шероховатость поверхности, увеличивается твердость (микротвердость) металла, в поверхностном слое детали возникают сжимающие остаточные напряжения. Это улучшает эксплуатационные показатели детали ППД — повышается выносливость деталей в 1,5—2,3 раза, сопротивление схватыванию, контактная выносливость, и другие эксплуатационные показатели изделия. Особенно эффективным является упрочнение деталей, имеюшдх конструктивные или технологические концентраторы напряжений, выточки, галтели и др. Достоинством ППД является технологическая универсальность и экономичность метода. [c.385]

Кривая ОАС представляет собой обычную кривую деформирования. В точке А начинается разгрузка (участок АВ), а затем проводится нагружение в противоположном направлении (сжатие, участок ВСх). Кривая ВС расположена несколько выше кривой ВА С, повторяющей ветвь ВАС, что объясняется эффектом Баушингера. Условия появления остато ных напряжений, связанные с неоднородностью предварительной пластической деформации, лежат в основе метода упрочнения детален машин путем их преднамеренного поверхностного пластического деформирования, а также термической обработки. [c.595]

Поверхностное пластическое деформирование, осуществляемое при температурах, меньших температуры рекристаллизации [20] - технологически простой и эффективный метод улучшения свойств поверхностного слоя деталей - находит широкое применение в производственной практике. Применение ППД позволяет при минимальных затратах повысить сопротивление усталости [36-41], износостойкости [8, 70], сопротивление усталости в коррозионной среде [20, 69], получать минимальную шероховатость поверхности без существенного изменения размеров и исключение насыщения слоя абразивом [15, 50, 63, 93], повышать прирабатывае-мость [63-66]. Простота метода, дешевизна делают его пригодным для всех металлов и сплавов (исключение составляет олово и некоторые другие металлы, у которых температура рекристаллизации ниже комнатной) и практически доступным для упрочнения деталей любой конфигурации. Кроме того, механические способы упрочнения поверхностным наклёпом имеют еще ряд преимуществ перед другими методами поверхностного упрочнения границы наклёпанной поверхности не являются зонами пониженной прочности (перенаклёп, как вредное явление, не рассматривается), как это, например, имеет место при поверхностной закалке и некоторых других методах эффективность наклёпа значительно меньше зависит от режима обработки, чем это имеет место при других видах поверхностного упрочнения возможность создавать упрочнённые слои металла в широких пределах - от 0,28 мм при гидродробеструйной обработке до 40-50 мм при взрыве при повышении сопротивления усталости ударная вязкость материала снижается значительно меньше, чем при других методах поверхностного упрочнения. Упрочняются ППД как детали малых, так и очень крупных размеров. [c.35]

Методы обработки основаны на использовании пластических свойств металлов, т. е. способности металлических заготовок принимать остаточные деформации без нарушения целостности металла. Отделочная обработка методами пластического деформирования сопровождается упрочнением поверхностного слоя, что очень важно для повышения надежности работы деталей. Детали станонится менее чувствительными к усталостному разрушению, новьипаются их коррозионная стойкость и износостойкость сопряжений, удаляются риски и микротрещины, оставшиеся от предшествующей обработки, В ходе обработки шаровидная форма кристаллов поверхности металла может измениться, кристаллы сплющиваются в направлении деформации, образуется упорядоченная структура волокнистого характера. Поверхность заготовки принимает требуемые форму и размеры в результате перераспределения элементарных объемов под воздействием инструмента. Исходный объем заготовки остается постоянным. [c.385]

Упрочнение поверхностного слоя заготовки при обработке резанием. Результатом упругого и пластического деформирования материала обрабатываемой заготовки является упрочнение (наклеп) поверхностного слоя. При рассмотрении процесса стружкообразования считают инструмент острым. Однако инструмент всегда имеет радиус скругления режущей кромки р (рис. 6.12, а), равный при обычных методах заточки примерно 0,02 мм. Такой инструмент срезает с заготовки стружку при условии, что глубина резания t больше радиуса р. Тогда в стружку переходит часть срезаемого слоя металла, лежащая выше линии D. Слой металла, соизмеримый с радиусом р и лежащий между линиями АВ и D, упругопластически деформируется. При работе инструмента значение радиуса р быстро растет вследствие затупления режущей кромки, и расстояние между линиями АВ и D увеличивается. [c.308]

Методы определения характеристик НДС материала в поверхностном слое. Глубину и степень наклепа чаще всего определяют путем измерения микротвердости с последовательным стравливанием пластически деформированных слоев металла или на косых срезах поверхностного слоя образцов. Наибольшую микротвердость (по сравнению с исходной) имеьот тонкие поверхностные слои. Если изготовить микрошлифы корней стружек, то, пользуясь специальными твердомерами (ПМТ-2, ПМТ-3 и др.), можно получить общую картину упрочнения материала вокруг режущего лезвия и в поверхностном слое. Более сложным является метод рентгеноструктурного анализа. Изучение рентгенограмм позволяет определить глубину залегания упрочненного (наклепанного) слоя материала. [c.37]

Упрочнение слоя пластически деформированного металла, прилегающего к обработанной поверхности, может быть оценено также значением остаточных напряжений Сто, измеренным, например, рентгенографическим методом. В зависимости от характера предшествующих пластических деформаций остаточные напряжения могут быть растягивающими или сжимающими. В качестве примера на рис. 6.31 приведены кривые, выражающие закономерности изменения числового значения и знака остаточных напряжений в упрочненном поверхностном слое закаленной стали марки 45ХНМФА, обработанной резцами с различными передними углами. Под поверхностью, на глубине Ь < 250 мкм для всех значений переднего угла получены только сжимающие остаточные напряжения. На глубине к > [c.92]

Наряду с конструктивными методами снижения нолп1нальных и местных напряжений существует обширный арсенал технологических способов упрочнения элементов машин (табл. 12). Наиболее распространенной является закалка деталей машин. Она обеспечивает общее упрочнение деталей, повышение их износостойкости, надежности прессовых соединений. В частности, ее разновидность — сорбитизацию — процесс с образованием структуры сорбита, эффективно используют для упрочнения крановых колес. В части увеличения усталостной прочности и износостойкости эффективны также поверхностная закалка, химико-термическая обработка, пластическое деформирование (наклеп) поверхностей и термомеханическая обработка (ТМО). Два первых процесса имеют ряд общих особенностей а) упрочнению подвергается неглубокий поверхностный слой 1материала деталей, а глубинные слон не претерпевают существенных превращений, благодаря чему металл сердцевины остается вязким, что обеспечивает высокую несущую способность детали при ударных нагрузках б) в упрочненном поверхностном слое возникают значительные сжимающие остаточные напряжения, что ослабляет влияние концентрации напряжений от внешней нагрузки и повышает сопротивление детали усталостному разрушению. [c.51]

При обработке резанием и методом пластического деформирования под действием возникающих сил и теплоты поверхностный слой обрабатываемой детали претерпевает весьма значительные пластические деформации. Вследствие этого металл в этом слое оказывается наклепанным (упрочненным), его твердость повыщается и в нем возникают остаточные внутренние напряжения. Изменение физико-механических свойств поверхностного слоя деталей, изготовляемых из пластичньГх металлов, обычно сопровождается структурными изменениями. [c.102]

Большую роль в обеспечении физических свойств поверхности играют методы пластического деформирования (накатывание роликами и шариками, вибрационное накатывание, обработка дробью, дробеабразивная обработка, чеканка, виброгалтовка, гидрополирование и др.). Эффективность упрочнения зависит от чувствительности металла к наклепыванию - твердость поверхностного слоя при обработке деталей из стали 25 увеличивается на 45 %, чугуна - на 30. .. 60 %, силумина - на 50 %, латуни - на 60 % и т.д. Глубина наклепа для мягких материалов составляет [c.75]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...