Файл: Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин.pdf

ности отверстия под закаленным слоем, что подтверждается анализом изломов образцов других групп.

На образцах без поверхностной закалки закрепление втулки вызвало резкое уменьшение предела выносливости до 36,5 кгс/'мм2. Таким образом, поверхностная закалка повысила предел выносливости образцов с неподвижными посадками в 2,5 раза.

Рис. 99. Кривые усталости er-, гладких образцов из стали 40, под­ вергнутых электрозакалке (кривая I ) и электрозакалке с последую­ щим дробеструйным наклепом (кри­ вая 2)

транспорта не были учтены особенности границы закаленной и незакаленной зон деталей, что приводило к понижению долго­ вечности деталей (например, пальцев кривошипов и зубьев зубчатых передач). Ослабление граничной зоны может происходить по двум причинам. Во-первых, около поверхностно­ закаленного слоя может быть нарушена исходная структура металла. Во-вторых, около закаленного слоя могут образовы­

(шейки коленчатых валов, галтельные переходы зубьев зубча­ тых колес и др.). В подобных случаях целесообразно после термической обработки применять местную пластическую деформацию деталей.

Для определения эффективности поверхностного наклепа закаленных деталей И. В. Кудрявцевым были проделаны сле­ дующие эксперименты. Одна из серий гладких образцов из ста­ ли 40 диаметром 18 мм, закаленных с применением индукцион­ ного нагрева, была подвергнута последующей дробеструйной обработке на дробемете ДУ-1. Испытания на усталость

(рис. 99) не обнаружили значительного различия по пределам выносливости между обработанными и необработанными дро­ бью образцами. Предел выносливости обработанных дробью образцов оказался равным 43,5 кгс/мм2, что только на 1 кгс/мм2 превосходит соответствующее значение для необработанных дробью образцов. Долговечность образцов, подвергнутых дробе­ струйной обработке при испытаниях с перегрузками, оказалась заметно более высокой, чем долговечность образцов без дробе­ струйной обработки.

напряжений. Если закаливается только рабочая часть образца (галтели не закаливаются), то предел выносливости такого образца оказывается ниже предела выносливости незакален­ ного.

Следовательно, поверхностная закалка с индукционным нагревом может приводить к образованию в поверхностном слое сжимающих напряжений. В этих случаях применение поверх­ ностной закалки повышает предел выносливости стальных деталей. Особенно эффективен этот процесс для деталей, имеющих концентраторы напряжений. Во многих случаях в ре­ зультате поверхностной закалки чувствительность деталей к концентраторам напряжений снижается до нуля.

Дробеструйный наклеп поверхностно-закаленных наружных поверхностей цилиндрических деталей не приводит к суще­ ственному дополнительному повышению предела выносливости и поэтому является нецелесообразным. Зоны поверхностно­ закаленных деталей, где обрывается закаленный слой, являются ослабленными. Предел выносливости их значительно снижается (до 33%). Это объясняется наличием остаточных напряжений растяжения в зоне обрыва слоя, а также возможным изменени­ ем структуры металла вследствие местного отпуска.

Для упрочнения зон обрыва закаленного слоя целесообразно применять метод комбинированной обработки (поверхностная закалка и последующий поверхностный наклеп ослабленных зон). Этот метод позволяет восстановить предел выносливости ослабленных мест. Практически такой способ целесообразно

и гидрополированием. Влияние обработки гидрополированием на износостойкость стали изучалось на роликовых образцах диаметром 45 мм и высотой 10 мм из улучшенной стали 45, ОХЗМ, ОХНЗМФА и ЗОХГСА. Часть образцов была подвергнута

машине МИ. Предварительное шлифование всех образцов вы­

весовой износ (за 8 ч испытания при 200 об/мин), смятие (изме­ нение диаметра) образца, изменение микроструктуры и перво­ начальной шероховатости поверхности трения и изменение коэффициента трения.

Как показали испытания, при обработке поверхности трения методом гидрополирования износостойкость повышается на 25—30% по сравнению с механическим полированием, причем величина износа зависит от фактической шероховатости поверх­ ности. С увеличением шероховатости износ увеличивается, хотя коэффициент трения в диапазоне от 4 до 10-го классов чистоты по ГОСТу 2789—59 существенно не меняется. Оптимальная микрогеометрия поверхности (при которой износ минимален) устанавливается в зависимости от условий нагружения и изна­ шивания и физико-механических свойств материала, главным образом его поверхностного слоя.

Чтобы определить влияние наклепа, изучали износостойкость образцов из стали ОХНЗМ, поверхность трения которых была наклепана дробью на различную глубину, а также образцов, поверхность трения которых после наклепа дробью была под­ вергнута механическому полированию и гидрополированию. Экспериментами было установлено, что с увеличением глубины наклепа износостойкость растет до определенного предела, а затем снижается. Износостойкость образцов, поверхность тре­ ния которых была наклепана на глубину 0,35 мм (время обдув­ ки 1 мин), была такой же, как образцов, обработанных реза­ нием (точением или грубым шлифованием). При наклепе об­ разцов на глубину 0,2 мм (время обдувки 30 с) в условиях данного опыта (трение с 10%-ным скольжением, поверхность трения смазана) износостойкость стали ОХНЗМ повышалась на 50—100% в зависимости от величины нагрузки. С увеличением

нагрузки глубину предварительного наклепа следует умень­ шать, так как поверхность получает наклеп в процессе испытания в результате действия нагрузки и «перенаклеп» приведет к усилению изнашивания.

Влияние гидрополирования на коррозионную стойкость ста­

метода обработки поверхности определялась изменением веса образцов, временем до появления первого коррозионного цент­ ра, характером распределения продуктов коррозии по поверх­ ности, глубиной очагов поражения. Изменение веса образцов в результате коррозии показано на рис. 100.

Повышенную коррозионную стойкость образцов, подвергну­ тых гидрополированию, в морской воде и парах воды следует объяснять более равномерной шероховатостью поверхности, что уменьшает местную коррозию в результате действия газов и электролита, а также равномерной интенсивностью поверхност­ ного слоя. Влияние этих факторов объясняется главным обра­ зом изменением электродного потенциала поверхности и умень­

шением количеств гальванических микроэлементов на гидро­ полированной поверхности.

Дробеструйная обработка резко снижает коррозионную стойкость стали. Обработка поверхности гидрополированием после обработки дробью повышает коррозионную стойкость стали в морской воде и парах воды в 3,5 раза, а обработка ме­ ханическим полированием — в 2,5 раза. При этом коррозионная стойкость стали, обработанной дробью с последующим гидро­ полированием, оказалась ниже, чем стойкость такой же стали, подвергнутой последующему механическому полированию. Это объясняется тем, что на гидрополированной поверхности остают­ ся следы жидкости, содержащей нитрат натрия. В этом случае под действием паров соляной кислоты образуются окислы азота, усиливающие коррозию. В более активной среде (в парах соля­ ной кислоты) коррозионная стойкость образцов из стали 1X13 меньше зависит от способа обработки поверхности.

распределение продуктов коррозии на поверхности благоприят­ но сказывается на прочности деталей, работающих под напря­ жением и при вибрации, так как при этом уменьшается возможность разрушения деталей от «коррозионных трещин», являющихся концентраторами напряжений.

Влияние обработки гидрополированием на предел выносли­

8-го класса чистоты), или дробью (до 5-го класса чистоты), или дробью с последующим гидрополированием (до 7-го класса чистоты). В зависимости от метода обработки поверхностный слой образцов имел различную глубину наклепа: после обработ­

с прочностью образцов, обработанных механическим полирова­ нием, повысился на 15%, обработанных дробью — на 23%, а