Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Исследования поверхностного упрочнения

Роль упрочнения при специальных методах упрочняющей технологии аналогична эффекту упрочнения поверхности при механической обработке резанием. Упрочняющими операциями также получают значительное увеличение микротвердости и повышение уровня остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое деталей. Так, обработка поверхностей роликом, по данным исследований, позволяет увеличивать усталостную прочность стали с 450 до 550 МПа.

По данным исследований, сквозной наклеп растягиванием или сжатием повышает усталостную прочность деталей машин до 40-50% в зависимости от вида и режима пластической деформации.

Исследования показали, что поверхностное упрочнение высокопрочного титанового сплава ВТ-22 повысило его усталостную долговечность при высоком уровне переменных напряжений (σmax = 0,78σв) в 3,5-4 раза. Срок службы деталей из магниевых сплавов в результате поверхностного упрочнения увеличивается в 4-7 раз. В результате вибрационной упрочняющей обработки может быть достигнуто значительное улучшение качества поверхности, а следовательно, и усталостной прочности деталей. По данным исследований, виброупрочнение образцов из стали ШХ15 позволило создать благоприятные сжимающие напряжения до глубины 100 мкм и повысить усталостную прочность на 15-20%. Вибрационное упрочнение алюминиевых сплавов улучшает их шероховатость, повышая при этом долговечность в 3-5 раз и усталостную прочность на 35-40%.

Упрочняющие методы ППД поверхностного слоя сильно влияют на усталостную прочность деталей, работающих в агрессивных средах. Создание сжимающих напряжений способствует закрытию субмикроскопических пор и трещин, имеющихся на поверхности металла, вследствие чего заметно снижается чувствительность деталей к воздействию коррозии.

По данным исследований, образование в поверхностном слое деталей сжимающих напряжений путем обкатки роликами повышает предел выносливости стальных образцов при коррозии в водопроводной воде с 110 до 470 МПа, т. е. более чем в 4 раза, причем величина его несколько превосходит усталостную прочность необкатанных.

Усталостная прочность углеродистых сталей может быть повышена термической обработкой на 30-40% , а для образцов с концентраторами напряжения в некоторых случаях — на 300%. При поверхностной закалке из-за увеличения объема поверхностного слоя в результате образования мартенсита в поверхностных слоях возникают осевые остаточные напряжения сжатия значительной величины.
Образованием этих напряжений и упрочнением поверхностного слоя при мартенситном превращении можно объяснять повышение усталостной прочности стали.

Повышение усталостной и коррозионно-усталостной прочности конструкционных металлов можно достичь с помощью диффузионных покрытий, т. е. путем химической и химико-термической обработки. Поверхностный диффузионный слой имеет ряд преимуществ, из которых основными могут быть высокие сжимающие напряжения, повышение поверхностной твердости, явление залечивания дефектов типа трещин и т. п.

В работе установлено, что цементация, создав значительные остаточные напряжения сжатия, позволила повысить усталостную прочность образцов из нержавеющей стали I8XHBA с 150 до 290 МПа, т. е. на 90-95%. Установлено, что при увеличении толщины цементированного слоя усталостная прочность повышается, причем наиболее интенсивно при небольшой глубине. Для повышения циклической прочности оптимальным режимом цементации является насыщение на глубину до 0,5-0,6 мм. Наряду с цементацией положительное влияние на усталостную прочность деталей оказывают и другие методы химико-термической обработки: азотирование, цианирование, хромирование, алитирование и т. д.

Приведенные результаты и практика применения различных методов и способов обработки поверхностей деталей свидетельствуют о возможностях повышения усталостной прочности деталей машин при условии создания в них благоприятно направленных остаточных напряжений соответствующей величины, увеличения прочностных характеристик, формирования оптимального тонкого строения структуры металлов.

Тенденции развития методов обработки

К настоящему времени в мировой практике металлообработки разработано большое количество методов обработки...

Средняя линия делит измеренный профиль таким образом, чтобы в пределах базовой длины площади по обеим сторонам от этой линии...

Большое влияние на износостойкость поверхности детали оказывает шероховатость, особенно в период приработки...