загрузка...
загрузка...
На головну

Вплив якості поверхні на експлуатаційні властивості деталей

 Розглянуті характеристики поверхневого шару - шорсткість поверхні, структура і наклеп шару, залишкові напруги істотно впливають на такі важливі експлуатаційні властивості деталей машин, як зносостійкість, статичну, тривалу і втомну міцність, корозійну стійкість, міцність з'єднань з натягом.

 Шорсткість і хвилястість поверхні, структура, фазовий і хімічні склади поверхневого шару по-різному впливають на експлуатаційні властивості деталей.

Вплив шорсткості поверхні

 Шорсткість поверхні - технологічний концентратор напружень, знижує міцності металу незалежно від виду напруженого стану і температури нагріву (рис. 3).


Мал. 3. Схема розташування концентраторів напружень на дні западин мікропрофілю шорсткою поверхні

Вплив шорсткості поверхні на зносостійкість

 У 80% випадків втрата службових характеристик машин: точності, надійності, потужності, продуктивності і ін. Відбувається внаслідок зносу поверхонь, що труться рухомих сполук деталі.

 Знос протікає постійно, починаючи з моменту роботи з'єднання, але відбувається нерівномірно (рис. 4). Розрізняють три періоди:
1. Первинний знос (приробітку) сполученої пари характеризується ділянкою I;
2. Нормальний знос (експлуатаційний), що протікає пропорційно часу роботи з'єднання (ділянка II)
3. Аварійний знос пари, що треться характеризується ділянкою III. Він настає внаслідок порушення кінематичних і гідродинамічних умов роботи з'єднання.

Мал. 4. Знос поверхонь в залежності від часу роботи сполучення
1 - з великими значеннями шорсткості;
2-c меншими значеннями шорсткості.

 З рис. 4 видно, що при меншій вихідної шорсткості (крива 2), зменшується величина початкового зносу і час підробітки. Раніше починається експлуатаційний (нормальний) знос, який протікає на ділянці II з такою ж інтенсивністю як і при більшій шорсткості поверхні, що сполучається пари (крива I). В результаті тривалість збереження допустимого експлуатаційного зазору - до аварійного зносу, значно зростає.

 Для підвищення зносостійкості деталей, що труться шляхом зменшення первинного зносу доцільно створювати поверхні ковзання, шорсткість яких відповідає шорсткості поверхонь прироблених деталей.
На первинний знос сполучених деталей впливають форма і висота мікронерівностей. Залежність зносу від висоти нерівностей показана на рис. крива 1 отримана при порівняно легких, а крива 2 - в важких умовах зносу.

 


Мал. 5. Залежність зносу від шорсткості поверхонь

 

 З рис. 5 видно, що мінімальний знос виходить не на самих гладких поверхнях, а при деяких оптимальних значеннях нерівностей (точки О1 и О2).

 

 На дуже чистих, дзеркально гладких поверхнях мастило утримується погано, внаслідок чого виникає сухе тертя, яке супроводжується схоплюванням сполучених деталей і збільшенням зносу.

 

 Збільшення висоти нерівностей в порівнянні з оптимальним значенням підвищує знос, який протікає інтенсивно навіть при порівняно невеликих експлуатаційних навантаженнях, так як при цьому на вершинах виступів виникає високий питомий тиск, в результаті чого відбувається розрив масляного клина і зрізання мікронерівностей (рис. 6).

Мал. 6. Характер протікання зносу на першій стадії -у процесі підробітки
? - Збільшення посадки за рахунок зносу; Q - навантаження.
Виникає сухе і напівсухе тертя. Процес ускладнюється:

  1. абразивним впливом продуктів зносу (зрізаних вершин виступів);
  2. збільшенням посадки - відхиленням від розрахункового значення, що призводить до більш вільного видавлювання мастила, а також появи динамічного навантаження.

Найбільш сприятливий характер мікропрофілю, з точки зору забезпечення мінімальної величини зносу, «плосковершіннимі», який утворюється на поверхні при оздоблювальних методах обробки: притирання, хонинговании, суперфініш, накоченні роликом і т. П. (Рис. 7).

Мал. 7. Вид мікропрофілю обробленої поверхні
l - Базова довжина; Fk1, Fk2 - фактична площа контакту відповідно після обробної і лезвийной (абразивної) обробки
В даному випадку в порівнянні з отриманим після обробки лезовий і абразивним інструментом:

  1. збільшується площа контакту - несуча поверхня, т. е. Fk1> Fk2
  2. зменшується питомий тиск у вершин виступів, а отже, і розрив масляного клина відбувається при більш високих експлуатаційних навантаженнях.

Вплив мастильно-охолоджувальної рідини

 Застосування МОР сприяє поліпшенню процесу стружкообразования, що призводить:
а) до зменшення зносу - підвищення стійкості інструменту;
б) зменшення сили різання.
В результаті зменшується величина пружних віджатий елементів технологічної системи СНІД, а, отже, поліпшується шорсткість оброблюваних поверхонь деталей машин.

 Як МОР використовують рослинні і осернением мінеральні масла - сульфофрезол, емульсії, які знижують шорсткість оброблюваних поверхонь на 25 ... 40%, в порівнянні з обробкою без охолодження.

 Ретельне очищення і фільтрація МОР, з метою видалення абразиву й стружки, сприяють поліпшенню шорсткості при шліфуванні і інших способах абразивної оздоблювальної обробки - суперфініш, хонинговании.

Вплив методів обробки на формування фізико-механічних властивостей поверхневого шару

 При обробці лезвийні інструментом - точіння, фрезерування, стругання і т. П. В зоні обробки домінує силовий фактор. У сталевих деталей в поверхневому шарі утворюється пластично деформований шар (наклеп), у якого розрізняють три зони:

Мал. 8. Структура поверхневого шару обробленої поверхні
1 - Мікротріщини;
2 - Наводоражіваніе; Зони пластично деформованого шару
3 - Подрібнення зерен;
h - Глибина дефектного шару
1. Зона різко вираженій деформації - дефектний шар з подрібненим зерном, значними спотвореннями кристалічної решітки, деформованою структурою, наявністю механічних пошкоджень з різким підвищенням твердості матеріалу.
2. Зона деформації з характерною текстурою: витягнутими в напрямку робочого руху інструмента зернами; наволакивания одних зерен на інші. Твердість матеріалу в цій зоні помітно знижується в порівнянні з прилеглою до поверхні.
3. Зона переходу від наклепу до вихідного матеріалу.

 При домінуючий вплив силового фактора в поверхневому шарі утворюються напруги стиснення, рівень і глибина залягання яких зі збільшенням глибини і ступеня наклепу зростають (рис. 9). Це притаманне грубим методам обробки.

Мал. 9. Характерна епюра залишкових напружень в поверхневому шарі

 При напівчистової і чистової обробках зі зміною режиму та інших умов, починає помітно проявлятися теплової фактор і залишкові напруги під поверхнею можуть змінювати знак, т. Е. Бути розтягують.

 При чорнової і чистової обробках сталевих заготовок пластична деформація поширюється на глибину від 50 до 300 мкм; при обдирання-до 1000 мкм.

Читайте також:

Якість поверхні деталей машин і основні його характеристики

Класифікація та система позначення верстатів

Основні фактори, що впливають на технологічність термічної і хіміко-термічної обробки

Внутрішня напруга - поняття і види

Призначення основних видів хіміко-термічної обробки

Повернутися в зміст: авіадвигунобудівництва

Всі підручники

© om.net.ua