Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Влияние макро- и микротрещин поверхности на циклическую прочность деталей

Многолетний опыт эксплуатации различных конструкций, статистика аварий, многочисленные экспериментальные исследования убеждают в том, что, как правило, разрушения начинаются с поверхности. Качество поверхности является одним из главнейших факторов, определявших усталостную прочность деталей.

Наличие на поверхности детали, работавшей в условиях циклических нагрузок, отдельных дефектов и шероховатостей, способствует концентрации напряжений, величина которых может превысить предел усталости металла. В этом случае поверхностные дефекты играют роль очагов возникновения субмикроскопических нарушений поверхностного слоя металла, являющихся главной причиной образования усталостных трещин.

По С. В. Серенсену [53], степень концентрации напряжений на дне обработочных рисок можно определить путем вычисления коэффициента концентрации.

Предполагая равномерное распределение обработочных рисок по всей поверхности, коэффициент концентрации можно подсчитать по формуле:



где а — коэффициент концентрации напряжений; Ra — высота шероховатостей; р — радиус закругления дна впадины; у — коэффициент, зависящий от отношения шага неровностей к их высоте.

Для поверхностей, обработанных резанием,



и коэффициент концентраций а = 1,5-2,5.

Приведенные соотношения показывают, что на дне обработочных рисок развиваются напряжения, в 1,5-2,5 раза превосходящие среднюю величину напряжений, действующих в поверхностном слое. Следовательно, увеличение высоты шероховатостей поверхности деталей, подвергаемых циклическим нагрузкам, будет существенно снижать их усталостную прочность; уменьшение же высоты микронеровностей и, следовательно, улучшение шероховатости поверхности способствует повышению предела усталости [36].

По данным С.В. Серенсена, снижение прочности шероховатых деталей, по сравнению с полированными, в условиях знакопеременной нагрузки может составить для стальных изделий 40-50%. Например, образцы из молибденовой стали диаметром 40 мм после грубой обточки имели предел усталости, равный 240 МПа, а после шлифования — 510 МПа. У изделий из другой марки стали, имевших после грубой обточки предел усталости, равный 320 МПа, его значение было повышенно после полирования до 420 МПа.

При обработке образцов шлифованием и полированием с уменьшением шероховатости поверхности с Ra = 0,32 до 0,04 мкм предел выносливости повышается на 25% .

Содержание любого МО, его основные элементы, составные части и связи между ними определяет и графически изображает...

Физико-механические свойства поверхностного слоя

Микротвердость — это твердость малых участков материала и отдельных структурных составляющих, т. е. это свойство металла...

При проведении сравнительных испытаний основной характеристикой является относительный износ — отношение износа...