Корсаков В.С. 1977 Основы (1004575), страница 30
Текст из файла (страница 30)
После охлаждения этого участка заготовки в поверхностном слое из-за его стремления сжаться возникают остаточные напряжения растяжения. Основной фактор, влияющий на величину этих напряжений, — глубина шлифования. Уменьшение остаточных напряжений в поверхностном слое достигается снижением интенсивности теплообразования, т. е. путем увеличения скорости вращения заготовки, уменьшения глубины резании, применения более мягких кругов и обильного охлаждения.
Применяя шлнфование с выхаживанием, можно уменьшить напряжения растяжения и увеличить напряжения сжатия (кривая 2), б в/р. Корсакова В С, 129 Остаточные напряжения растяжения в поверхностном слое шлифованной закаленной детали могут быть уменьшены в 2 — 3 раза путем выдержки детали в течение 90 с в растворе солей с температурой 260 — 315' С и последующего охлаждения в воде или масле. При нагреве до 340'С, что снижает твердость стальной заготовки на 2 — 3 единицы Нй'С (при первоначальной твердости НкС БО), остаточные напряжения уменьшаются в 5 раз.
Снять остаточные напряжения после предварительного шлифования заготовки можно высоким отпуском, а после ее окончательного шлифования — обкатываннем роликом, алмазным выглажпванием, обычным и внброконтактиым полированием. При обработке этими методами на поверхности заготовки образуются сжимающие напряжения. Остаточные напряжения можно уменьшить также, применяя рациональную схему закрепления заготовки в приспособлении, при которой возможна деформация заготовки в наиболее выгодных направлениях.
Регулирование остаточных напряжений в поверхностном слое является резервом повышения эксплуатационных свойств деталей машин. Кроме остаточных напряжений в поверхностном слое шлифованной детали образуется наклеп. Он возникает в результате больших градиентов температур и больших деформаций, приводящих поверхностные слои к упрочнению, При точении величина, знак, глубина залегания и характер остаточных напряжений определяются также тепловым и силовым воздействием на материал заготовки в процессе резания. Эпюры остаточных напряжений зависят от свойств материала заготовки и условий обработки. В мягких сталях при низкой скорости резания возникают остаточные напряжения сжатия, а при высокой скорости резания — остаточные напряжения растяжения; при этом способность стали к закалке при высоких скоростях резания приводит к превращению растягивающих напряжений в сжимающие.
Увеличение подачи вызывает рост пластической деформации поверхностного слоя, что при обработке пластических материалов способствует развитию остаточных напряжений растяжения. В поверхностных слоях заготовок из малопластичных материалов при увеличении подачи могут возникать остаточные напряжения си~агин. Износ и притупление инструмента приводят к повышенному трепню его задней поверхности об обработанную поверхность; это способствует формированию остаточных напряжений растяжения при относительно большой глубине их распространения. При электроимпульсной обработке изменяется структура металла; измененная структура отличается болыпей или меньшей неоднородностью.
С увеличением силы тока толщина измененного слоя возрастает; с увеличением частоты импульсов толщина уменьшается. У закаленных деталей в поверхностном слое наблюдается слой вторичной закалки, отпущенный слой и слой исходного мартенсита. У иезакалепных деталей наблюдается слой закалки и слой исходной микроструктуры. При большой силе тока и малой частоте импульсов в поверхностном слое возникают трещины. 130 При обработке в электролите (при электрохимической обработке н др.) поверхностный слой насьвцается водородом, по может принести к хрупкой поломке деталей при их эксплуатации. Для устранения этого недостатка, а также для уменьшения остаточных напряжений, образующихся в поверхностном слое при изготовлении ответственных деталей (турбинные лопатки), нередко применяют дополнительное (механическое) полирование, что повышает их предел выносливости.
Опасность насьвцения поверхностного слоя водородом увеличивается с понижением скорости прокачки электролита через межэлектродный зазор; она больше при обработке заготовок из титановых и жаропрочных сплавов; чем из других материалов. При электролитическом хромированин также происходит насыщение поверхностного слоя водородом, вызывающее снижение предела выносливости детали. Водород можно удалить отпуском детали прн температуре 120 — 140' С. э 4.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ Шероховатость поверхностей оценивают при контроле и приемке деталей, а также при исследованиях в лабораторных условиях. Применяемые методы оценки можно разделить на прямые и косвенные. Для прямой оценки ц~ероховатости применяют щуповые (профилометры и профилографы) и оптические (двойной и интерференционный микроскопы) приборы. Для косвенной оценки используют эталоны шероховатости и интегральные методы. Профилометры выпускают стационарного и переносного типов; они позволяют измерять шероховатость в пределах 0,02 — 5 мкм. Действие профилометра основано на ошупывании поверхности алмазной иглой, движущейся по ней по заданной траектории.
Колебания иглы вызывают в электрической системе прибора соответствующую ЭДС. Наиболее распространены индукционные профнлометры (201, 253 завода «Калибрл, приборы Филлипс, Тейлор-Гобсон, Браш). На шкале профиломегра оценка шероховатости дается по параметрам )га или Н,„(среднее квадратичное отклонение высоты микроне- ровностей от средней линии профиля). Профилографы применяют для записи микропрофнля поверхности ()гз = 0,025 —: 80 мкм) в виде профилограмм.
При последующей обработке снятой профилограммы могут быть получены значения )га и )сг для данной поверхности. Профилографы предназначены для лабораторных исследований и не пригодны для цехового контроля деталей. В оптико-механических профилографах профнлограмма записывается световым лучом на фотопленке илн пером самопишущего устройства на бумажной ленте. Вертикальное увеличение при снятии профилограмм значительно больше, чем горизонтальное. При измерении шероховатости поверхностей деталей пз мнгких материалов щуповымн приборами наблюдается царапанье 51 131 д йг 82 йз Ои фарии и) / Рис. 50. Профилограмиы и ируглограмма обработанной поверхности поверхности деталей, несмотря на малое давление на иглу.
радиус закругления иглы (10 — 12 мкм) не позволяет ей проникнуть в узкие н глубокие впадины и отразить их на профилограмме. Лвойной микроскоп ПСС-2 и МИС-!1 предназначен для измеренияя шероховатости поверхностей )сг =- 0,8 —: 80 мкм. В этом приборе микронеровности освещают световым лучом, направленным под некоторым углом к контролируемой поверхности. Микронеровности измеряют с помощью окулярного микрометра или фотографируют.
Сменными объективами достигают увеличения в 517 раз. На приборе определяют шероховатость поверхности по показателю )сг. Недостаток метода — необходимость измерений и подсчетов результатов измерений. Микроскоп ПСС-2 применяют при лабораторных исследованиях и выборочном контроле. Профилограммы, снятые двойным микроскопом и на профилографе, приведены соответственно на рис.
50, а и б. Микроинтерферометры (МИИ-4) используют для измерения шероховатости поверхностей ггг = 0,025 —: 0,6 мкм. Интерференпионные полосы искривляются соответственно профилю микроне- ровностей на рассматриваемом участке поверхности. Высоту этих искривлений измеряют окулярным микрометром при увеличении в 490 раз. Фотографирование производят при увеличении в 290 раз. Микроинтерферометры применяют при лабораторных исследованиях и производственном контроле прецизионных деталей. Метод сравнения поверхности контролируемой детали с аттестованными эталонами шероховатости поверхности является наиболее простым.
Зталоны должны быть изготовлены из тех же материалов, что и контролируемые детали, так как отражательная способность материала (стали, чугуна, цветных сплавов и др.) влияет на оценку шероховатости поверхности. Зталопы необходимо обрабатывать теми же методами, которыми обрабатывают контролируемые детали. Визуальная оценка по эталонам субъективна. При обработке деталей с малой шероховатостью рекомендуется использовать переносные или стационарные сравнительные микроскопы, в которых изображения контролируемой поверхности и эталона совмещены в поле одного и того же окуляра, разделенном на две равные части, и увеличены в 10 — 50 раз. !32 Интегральные методы позволяют косвенно оценить шероховатость поверхности по расходу воздуха, проходящего через щели, образуемые впадинами микропрофиля и торцовой поверхностью сопла пневматической измерительной головки, опирающейся на исследуемую поверхность.
Настройку пневматических приборов производят по эталонным деталям. Шероховатость поверхности может быть косвенно оценена на определенной площади методом измерения электрической емкости конденсатора, образующейся между дегалью и накладываемой на нее металлической пластинкой, разделенными диэлектриком; по износу графнтовой палочки, прижпмаемой к контролируемой поверхности с определенной силой; по количеству отраженного света, падающего на деталь, и другими методами. Волнистость поверхностей можно измерять па профилографах при большой базовой длине н применении ощупывающих игл с большим радиусом округления острия. Погрешности формы и волнистость измеряют па приборах завода «Калибр» н фирмы Тейлор-Гобсон.
Запись производят в полярных координатах при увеличении в 50 — 10 000 раз (рис. 50, в). Для определения глубины и общей характеристики поверхностных слоев необработанных заготовок, а также после предварительной и чистовой обработки резанием используют метод исследования микрошлифов. Микротвердость поверхностных слоев исследуют мегодом вдавливания алмазной пирамиды на приборе ПМТ-3. Наиболее удобно исследовать глубину поверхностного слоя и изменение его микротвердости по мере удаления от поверхности по микрошлифу, выполненному в виде косого среза под углом сс = 0'ЗО' —: — 2' (рис.
51). Глубина наклепанного слоя й — 1 1дсс. Косой срез получают притиркой, используя пасту ГОИ, что уменьшает возможные изменения поверхностного слоя. Изготовленный образец устанавливают па приборе так, чтобы исследуемая поверхность расположилась горизонтально. Затем алмазной пира- милой при нагрузке 50 †1 гс наносят отпечатки, измеряют нх диагонали и определяют по таблицам числа твердости; наклепанный слой кончается там, где микротвердость для соседних отпечатков оказывается одинаковой. Лля исследования изменений поверхностного слоя после тонкой обработки применяют рентгеноструктурный анализ. Остаточные Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
