Корсаков В.С. 1977 Основы (1004575), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Хорошее удержание смазки обеспечивается слоем пористого хрома„ пористой структурой металлокерамических деталей, а также системой мелких маслоудерживающих каналов„получаемых вибронакатываиием. Наименее выгодное направление неровностей у обеих трущихся деталей перпендикулярно направлению скольжения (кривые 1 на рис. 45,а). Если направление скольжения совпадает с направлением неровностей одной детали и перпендикулярно направлению неровностей другой, износ уменьшается (кривая 3) и достигает минимума при совпадении направления скольжении с направлением неровностей обеих деталей (крнвые 2 на рис. 45, в).
В ответственных сопряжениях направление неровностей может быть оговорено в технических условиях. Влияние направления неровностей на износ более заметно при сухом и граничном трении (кривые А на рис. 45, в); при жидкостном трении это влияние заметно при большой высоте микронеровностей, так как слой смазки разделяет сопрягаемые детали (кривые Б). Большое влияние на износ трущейся пары оказывают волннстость и макрогеометрические погрешности сопряженных поверх- 12! ностей.
Эти дефекты уменьшают поверхности контакта и увеличивают удельные нагрузки по сравнению с расчетными, что обусловливает повышенный износ понерхпостей сопряжения. Уменьшая волннстость и макрогеометрические погрешности, можно увеличить срок службы соединения. Наклеп, возникающий в результате обработки резанием, уменьшает износ поверхностей в 1,5 — 2 раза. Влияние микротвердости поверхностного слон на его износ приведено на рнс. 45, г.
При высокой мнкротвердостн (в результате перенаклепа) износ возрастает из-за шелушения частиц металла, Износ уменьшается значительно при термической и химико-термической обработке деталей (поверхностной закалке, цементации, цнанировании, азотировании, диффузионном хромированнп, борировании, алнтнрованни, силицировании, сульфидировании и др.), наплавке н плазменном напылении деталей твердымн сплавами, а также гальваническом нанесении твердых покрытий (хромированнн).
Износостойкость чугунных деталей повышают созданием на поверхностях трения отбеленной корки. На уменьшение износа влияют твердость, структура и химический состав поверхностного слоя. Наличие в слое остаточных напряжений сжатия несколько уменыпает износ, а остаточных напряжений растяжения — увеличивает. Это влияние болыпе проявляется нри упругом контакте и меныне при упругопластическом. Износ изменяет остаточные напряжении в поверхностном слое детали.
Остаточные напряжения растяжения при износе снимаются, и возникают напряжения сжатия. Остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое повышают долговечность деталей, работающих по принципу качения. Это обусловлено тем, что позади катящегося рочика в материале сопряженной детали (шейке вала, кольце подшипника) возникают напряжения растяжения. Исследования проф. П. И. 1!щернцына показывают, что направление волокон материала колец подшипников качения влияет на их долговечность. Лучше, когда направление волокон копцентрично рабочей поверхности колец.
С увеличением угла выхода волокон к поверхности беговой дорожки кольца долговечность подшипников снижается. Шероховатость поверхности влияет на прочность деталей, работающих в условиях циклической и знакопеременной нагрузок. Впадины микропрофиля являются своеобразными надрезами на поверхности и в значительной степени влияют на концентрацию напряжений и образование усталостных трещин.
Коэффициент концентрации напряжений для поверхностей, обработанных резанием, находится в пределах 1,5 — 2,5. Особенно вредно наличие рисок от режущего инструмента в местах концентрации напряжений (канавки, резкие переходы в сечениях). Эти дефекты часто являются причиной пачомкн многих ответственных деталей. Для устранения влияния дефектов предварительной обработки приходится назначать дополнительную отделочную обработку поверхностей ответ- 122 ственных деталей (шатунов, коленчатых .валов, дисков и роторов турбин). Влияние шероховатости поверхности на прочность при ударной нагрузке заметно у заготовок из высокоуглеродистых сталей.
Наличие наклепа и остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое повышает предел выносливости материала ответственных деталей (пружпн, рессор, торсионпых валов). Отстаточные напряжения растяжения снижают ее. Обезуглерожеиный поверхностный слой снижает предел выносливости деталей, заготовки которых были получены ковкой и штамповкой. При обработке ответственных деталей этот слой надлежит удалять полностью. От качества поверхности зависит контактная жесткость сть1ков сопрягаемых деталей.
Шероховатость и волппстость поверхностей уменьшают фактическую площадь контакта. Несущая поверхность детали зависит от ее шероховатости и мего;1а обработки; прн высоте микронеровпостей от 2,5 до 8 мкм после развертывания н пиифования она составляет 10%; при высоте мпкроиеровпостей от 0,8 до 2,5 мкм для тех же методов обработки она повышается до 40%; при алмазном. точении и обычной притирке она достигает 63".о, а в результате тонкого шлифования, алмазного выглаживания, тонкой притирки и суперфиниша 80 — 90'о. Для повышения контактной жесткости целесообразно уменьшать шероховатость н волпистость сопрягаемых поверхностей, применяя шабрение, шлифование, притирку и другие методы отделочной обработки, обеспечивать совпадение направления неровностей, а также повышать твердость поверхностного слоя. Контактную жесткость стыков можно также повысить сильной предварительной затяжкой крепежных деталей. При этом происходит смятне соприкасающихся неровностей и поверхность контакта увеличивается.
Прочность сопряжений с натягом во многом зависит от шероховатости поверхностей. При запрессовке происходит сдвиг мнкронеровносгей и фактический натяг уменьшается по сравнению с расчетным. Прочность снижается значительнее при более шероховатых поверхностях. Прочность прессовых соединений выше при шлифовании и развертывании сопряженных поверхностей, чем при их точении и растачивании. Прн посадке с тепловым воздействием микронеровпости не с;1вигаются. Прочность таких соединений выше, чем при обычной запрессовке с тем же натягом.
Коррозия в атмосферных условиях возникает легче и распространяется быстрее на грубообработанпых поверхностях. Наклеп ускоряет коррозию в 1,5 — 2 раза. Зто обусловлено тем, что при пластической деформации поликристаллического материала в нем возникают микроскопические неоднородности, способствующие образованию часто расположенных очагов коррозии. Наиболее интенсивно коррозия распространяется в зонах плоскостей сдвигов и местах выхода дислокаций иа поверхность. В агрессивных средах и при высоких температурах шероховатость и наклеп мало влияют 123 на антикоррозионную стойкость. Сопротивление коррозии и эрозии при высоких температурах повышают путем алитирования, плазменного напыления, эмалирования и другими методами обработки поверхностей деталей.
Шероховатость поверхности влияег на условии смазки, трение, теплопроводность и герметичность стыков, отражательную и поглощаюшую способность поверхностей, сопротивление протеканию газов и жидкостей в трубопроводах, сопротивление кавитационному разрушению в гидравлических машинах и другие характеристики поверхностей и сопряжений. Предел выносливости деталей машин в большинстве случаев определяется величиной, знаком и глубиной распространения остаточных напряжений в поверхностном слое; в меньшей степени он зависит от шероховатости поверхности (исключая случаи влияния острых н глубоких царапин и рисок в местах концентрации напряжений). Остаточные напряжения больше влияют на хрупкие материалы.
Их влияние резко возрастает, если детали имеют концентраторы напряжений. Высокие растягивающие остаточные напряжения, складываясь с напряжениями от рабочих нагрузок, нередко приводят к появлению трещин на поверхности, развитие которых может быть ускорено действием корродирующей среды. Если раГюта осуществляется при высокой температуре (700 — 800'С), то в результате неравномерной релаксации полезных остаточных напряжений сжатия могут возникнуть растягивающие напряжения.
Неравномерная релаксация остаточных напряжений в тонкостенных нежестких деталях может привести к искажению их формы и размеров в процессе эксплуатации машины, В этом случае целесообразно применить такие методы обработки, при которых в поверхностном слое отсутствуют как растягивающие, так и сжимающие напряжения. В частности, это обеспечивается электрохимической обработкой, нашедшей большое применение при изготовлении турбинных лопаток.
При электрохимической обработке, однако, несколько снижается предел выносливости по сравнению с пределом выносливости при обработке резанием. Это обусловлено повышением концентраций напряжений во впадинах микронеровностей, где радиус закругления меньше, чем при обработке резанием при одинаковых параметрах шероховатости. В то же время после электрохимической обработки отсутствует наклеп поверхности; поэтому после электрохимической обработки нередко применяют дополнительную упрочняющую обработку.
Остаточные напряжения растяжения снижают предел выносливости хромированных деталей; па хромовом покрытии возникают трещины, происходит его отслаивание. Этот дефект можно устранить, создавая в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия, применяя до хромирования накатывание поверхности роликом или алмазное выглаживание. 3 3. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ На шероховатость поверхностей заготовок в процессе их получения влияет несколько факторов.
Заготовки из проката имеют следы шероховатостей прокатных валков. Высота неровностей горячекатаного проката не превышает 150 мкм, а холоднотянутого 50 мкм. Заготовки, полученные свободной ковкой, в зависимости от их размера имеют неровности поверхности высотой до 1,5 — 4 мм. У горячештампованных заготовок на поверхности остаютси следы окалины и воспроизводятся поверхностные неровности штампов. В зависимости от размера заготовок и состояния штампов высота неровностей составляет 150 — 500 мкм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
