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.

Для удобства пользования классификационными группами вводятся сокращенные условные обозначения методов обработки...

Технологическая наследственность зависит не только от вида и режимов обработки, применяемых на чистовой операции...

Влияние качества поверхности на усталостную прочность сталей

Значительно влияет на повышение усталостной прочности уменьшение шероховатости поверхности в местах...