Дальский А.М., Косилова А.Г. и др. (ред.) - Справочник технолога-машиностроителя, том 1 - 2003 (1004785), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Эти напряжения по протяженности силового поля подразделяются на напряжения: 1 рода (макронапряжения), охватывают макрообъемы, соизмеримые с размерами детали (гг', ); П рола (микронапряжения), распространяются в микрообъемах отдельных зерен, блоков и их ~рули (О", ); 1П рода, локализуются в субмикрообъемах, линейный размер которых соизмерим по величине с межатомным расстоянием (О"' ). Макронапряжения в детали возникают в результате воздействия различных технологических процессов при ее изготовлении.
Остаточные поверхностные микронапряжения обусловлены наличием в поверхностном слое дислокаций, дислокащионных стенок (границ блоков и ячеек), дефектов упаковки и других дефектов, вызывающих деформацию и напряжения, которые убываот с увеличением расстояния г медленнее, чем с г .
Кроме того, за микронапряжения появляются в результате взаимодействия зерен между собой Различие в степени деформации соседних зерен приводит к появлению в них микронапряжений. Прн изменении температуры макронапряжения появляются вследствие наличия в материале различных фаз, имеющих разные коэффициенты линейного расширения а, а также вследствие анизотропии физических свойств отдельных зерен, обуславливаюшей различия в величине а разных кристаллографических направлений.
Точечный дефект вызывает упругую де-з формацию а — г . Таким образом, на границе зерна (блока) деформация и напряжение от малого дефекта имеют конечную величину, пропорциональную )1' (Я вЂ” размер зерна или блока). В то же время величина статических смещений атомов из узлов решетки, обусловленных точечным дефектом, быстро убывает с ростом г. Вызванные им статические искаженна значительны лишь на расстояниях, соизмеримых с межатомными.
Статические искажения решетки (напряжения Ш рода) в непосредственной близости от дефекта уже нельзя определить в рамках механики сплошных сред. Напряжения 1П рода можно характеризовать средне-квадратическим статическим смещением атомов из узлов решетки. Для оценки структурно-фыового состояния поверхностного слоя деталей использузотся следующие параметры: ° размер (1,), форма и распределение зерен по слою и кристаллографическая их ориентация; ° размер и форма блоков )а1 ° угол разориентации блоков ав; ° размер областей когерентного рассеивания <В>; ° среднее квадратичное смещение атомов из узлов решетки, вызванное тепловыми колебаниями < У,' зт ° статические искажения <У>; ° плотность дислокации Ро, где Ь вЂ” суммарная длина дислокационных линий в объеме 1; ° концентрация вакансий Сг где пг и и — число вакансий и атомов в данном объеме; ° число, концентрация и распределение фаз; ° тип кристаллической структуры фаз (Мо); ° параметры решетки фаз (а, Ь, с) или (сг.
)) Т) Физическое состояние поверхности связывают с экзоэлектронной эмиссией. Под экзоэлектронной эмиссией понимают явление не- стационарной электронной эмиссии с поверхности твердого тела находящейся в возбужденном состоянии, при внешнем тепловом или световом стимулирующем воздействии с энергией ниже порога возникновения стационарных эмиссионных эффектов. Для оценки экзоэлектронной эмиссии используются парамегрьс ° интенсивность эмиссии (1); ° работа выхода электронов (ф), ° глубина выхода электронов (Л). Химсостав поверхностного слоя деталей может значительно отличаться от химсостава материала, что объясняется адсорбцией и абсорбцией химических элементов окружающей среды в поверхность детали. Причем, может происходить как химабсорбция, так и физическая адсорбция, которая является неаативированной и обратимой. Для оценки химсостава поверхностного слоя деталей используются параметры.
° профиль концентрации элементов в поверхностном слое (С(х)), ° концентрация элементов в фазах (Сф). Комплексная оценка качества поверкностиого слоя деталей. Для оценки несущей способности контактирующей поверхности могут быть использованы параметры: шероховатости Яа и гр или Яр; волнистосги Игр,макроотклонения Нр. Непараметрический подход также позволяет комплексно оценить несущую способность шероховатости или волнисгости поверхности.
В последние годы начинают применять так называемые комплексные параметры, математически или физически объединяющие сразу несколько отдельных параметров. Одним из первых среди них является комплексный параметр Крагельского-Комбалова дяя оценки шероховатости поверхностей трения, математически объединяющие отдельные ее параметры; Яшах, Р, Ь и ж Преобразование параметра позволило получить зависимость, которая объясняет его физическую сущность, как параметра, определяющего несущую способность профиля шероховатости: Нз формулы (21) видно, что чем меньше Ь, тем выше несущая способность шероховатости.
Для поверхностей деталей, работающих на усталостную прочность, шероховатость определяет коэффициент концентрации напряжений а„который после соответствующих преобразований принимает вид: 140 гх. =1+ '()1 гпах — Я гпах- )1р). (22) ггп5гп Вторая составляющая данного уравнения может быль предложена в качестве комплексного параметра для оценки качества поверхностей, работающих на усталостную прочность, С, = '(Япзах — )(щах-Яр).
(23) 140 (пзогп Для оценки несущей способности поверхности или ее контактной жесткости установлен комплексный параметр, объединяющий шероховатость, волнистость, макроотклонение и степень наклеив поверхностного слоя: 1 И = Р . (24) Для комплексной оценки качества поверхностей трения используется параметр, который наряду с вышеперечисленными характеристиками, включает и поверхностные остаточные напряжения 11-го рода: КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ВЫБОР И НАЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ «и в в Ц о о о. ч о о + + 2 (2б) к и «$. $Е ° * ° + + + + « ьч в в в в е м Ф и в \в й „8 ! 1 ! ! 1 о о о о ! ! о о о о о й в в в в 28 !О й.
в Е1 Сх = (гса Ю7 Н гпах) ~з гт" ззт и"'д (25) и где )с — коэффнцнент, учнтыааюшнй влияние поверхностных остаточных напряженнй П-го рода на износ. где а, — временное сопротнлленне разрушенню; а, — действующее значение амплитудного напряжения на поверхности тренка; à — параметр фрнкцнонной усталости прн упругом контакте. Качество поверхностного слоя деталей, образующих герметичные соединения, характернзуется комплексным параметром, определяюшнм прнведенный воздушный зазор от одной поверхности под нагрузкой: Су=Нр+Нр+Рр— (Лай'7) ' х (Н)г щах)к" 1- )г х 1+2х — Л-Н)гшахЕт, (22) Ела где (г„н Е„- коэффициент Пуассона и модуль упругости поверхностного слоя. Комплексный параметр качества поверхностною слоя для оценки коррознонной стойкости деталеЯ имеет внд: Сl =(1,1(У„'+4и„'+4!Ег„') (гб) где Дт — глубина сглаживания профиля шеро- ховатостн (расстоянне от линии впадин до средней линии).
ВЫБОР И НАЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ Выбор параметров качества поверхностей деталей — одна нз основных проектных оптнмнзацнонных задач конструктора, определяющая надежность и долговечность иэделий. Определение численных значений параметров может быль осуществлено расчетно-аналнтнческнм, экспернмепгальным и опьпно-статнстнческнм (таблнчным) методамн исходя нз нх функцнонального назначению.
Выбор параметров качества поверхностей деталей. Аналнз расчетов эксплуатацнонных свойств деталей и нх соединений показывает, что онн зависят от систем параметров качества нх рабочих поверхностеЯ: макроотклоненнй — Ншах, Нр; волннстостн — И'7, Игр, бм„, шероховатости — )Га, йя, )аршак, йр, от, 5, гр; субшероховатостн — Я'а, Е'т; физико- химических свойств — а, Ь„, Н«е(и„), к, Ь„ г«р«(табл.
3). Учнтывая, что нз характеристик качества поверхностного слоя стандартнзнрована только шероховатость, в табл. 4 приведены параметры, рекомендуемые для простановкн на рабочнх чертежах детаяей. Определение знвченнй параметров качества поверхностного слоя деталей машин. Структурная схема решения зааачн по определенню параметров качества поверхностного слоя деталей машин, исходя нз нх функцнонального назначения, представлена на рнс. б. На основе совместного анализа условий функционирования (блок 1) н технических условиЯ на изделие (блок 2) определяют эксплуатацнонные свойства деталей машин и нх соеднненнй, лимитирующие надежность и точность узлов н машин в целом (блок 3).
Например, еслн суммарное сближение сопрягаемых поверхностей под нагрузкой прн трении скольжении не должно превышать 20 мкм, а контактное сближение поверхностных слоев составляет 5 — 6 мкм, то это значит, что износ сопрягаемых деталей не должен превышать !5 мкм. Зная срок службы машины, обусловленный ее моральным старением, нлн экономнческн целесообразный период замены узла, определяют факгнческое время его работы нлн общий путь трения Ь за этот период н рассчнтывают ннтенснвносгь нзнашнвання 1 =- 14 ... 15/Е Аналогнчные расчеты выполняют для остельных деталей и соединений. Следует отметить, что переход от блока ! и 2 к блоку 3 является неформалнзованным, т.е.
не поддается алгорнтмнзацнн. Это означает, что на данном этапе проектирования весьма ввжнымн факторвмн являются нмеющнеся статнстнческне данные по эксплуатации прототипов проекгнруемых узлов нлн машин, а также опыт конструкторов. «! о о ! "! "+ + о о о о о о .1- .!. о о о о о о 1 + 1 О О О ° 1 + "«! "+ «1 1 + '«+ 1 « ° ° .!.
° ! + ! 1 о о о * 1 о ! о о о ! * ° « о «! + ь «о + + ! ! ! "! о о + + + + " «+ + о о ! + о + + ! ! ««е о + о о «+ о е ю 1 1~ 1 г 11 11 1 1ь 1 ВЫБОР И НАЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ 153 КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН 152 Направление неровностей Парамесры шероховатостл рабочих поверхностей Эксплуаталлоннме сяо яства Контактная жесткость Износостойкость Прочность Усталостная прочность Контактная прочность Фрезтингостойкость Виброустойчивость Коррозионная стойкость Прочность сцепления покрьпий Герметичность соединений Прочность посадок Теплопроводность Яа, 5т, ср (Яр) я Яа, 5т, ср (Яр) Явах, 5т Явах, 5т Яа, 5т, ср (Яр) Яа, 5т, ср (Яр) Яа, 5т, ср (Яр) Яа,5т,5 Яа, 5т Яа,5т, ср(Яр) Яа, ср (Яр) Яа, 5т, ср (Яр) Направление неровностей Условия функционирования детали (ншрузка, скорость, температура, окрулшющал среда и т,ь) Технические усссовил иа мзделие (29) Яа,„< Яа < Яа ЭВМ Некоторые из этих ограничений взаимосвязаны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
