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

Повысить предел выносливости деталей машин на 40—60%, а долговечность в 1—7 раз можно путем увеличения твердости и прочности рабочих поверхностей деталей и созданием в них остаточных напряжений сжатия за счет упрочнения цемента­ цией, нитроцементацией и азотированием.

Коррозионно-усталостная прочность деталей в 2—3 раза (долговечность в 2—10 раз) повышается при нанесении на

Рис. 111. Коэффициенты трения / при испытании:

а — в керосине с увеличивающейся скоростью при нагрузке 5 кгс/см2; б — с увеличи­ вающейся нагрузкой при скорости 6,2 м/с; 1 — сталь ЗОХГСА; 2 — хром; 3 — латунь Л62; 4 — кадмий; 5 — ВАП

рабочие поверхности деталей, предварительно упрочненных наклепом,антикоррозионных покрытий.

шелушению) повышается в 3—10 раз при применении способов обработки рабочих поверхностей, создающих равномерную структуру и напряженность в них, а также при применении смазок со специальными присадками.

Повышение твердости рабочих поверхностей и увеличение содержания карбидообразующих элементов в составе стали уве­ личивает в 2—10 раз долговечность деталей при абразивном и

снижается в 10—12 раз при повышении твердости трущихся пар

гающегося окислению, уменьшение шероховатости рабочих поверхностей, устранение неравномерности остаточных напря­

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПРИ ВЫБОРЕ СПОСОБОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ И СБОРКИ МАШИН

Влияние способов формообразования заготовок на эксплуатационные свойства деталей

Основными способами получения заготовок для деталей машин являются литье, ковка, штамповка, прокат и сварка. Сварка как самостоятельный способ формообразования загото­ вок может рассматриваться лишь условно, так как она приме­ няется в основном для неразъемного соединения отдельных частей заготовки, ранее полученных другими методами. За по­ следние годы созданы новые способы сварки, позволяющие отказаться в ряде случаев от получения заготовок методом ковки и литья. В частности, электрошлаковая сварка коренным образом изменила технологию изготовления ряда изделий и дала возможность сваривать металлы любой толщины. Внедре­ на сварка в среде защитных газов, намного расширившая сферу ее применения, особенно при соединении тонких деталей из легированных сталей и цветных металлов. Сварка изделий позволяет значительно упростить технологию изготовления мно­ гих конструкций, изготовлять детали по частям взамен литья или ковки детали, заменить цельнолитые или кованые детали из дорогой высоколегированной стали комбинированными, в кото­ рых только отдельные элементы, находящиеся в наиболее тяжелых эксплуатационных условиях, изготовляются из леги­ рованной стали.

В условиях многообразия способов и наличия возможности их комбинировать необходимо знать технологические и эксплуатационные возможности и границы применимости каждого способа соответственно масштабам производства, тре­ буемой точности изготовления и особенности конструктивных форм и размеров заготовок.

Выбор способов получения заготовки определяется техноло­ гическими свойствами металла, т. е. его литейными свойствами или способностью претерпевать пластические деформации при обработке давлением, а также структурными изменениями ма­ териала, получаемыми в результате применения того или друго­ го метода выполнения заготовки (расположение волокон в по­ ковках, величина зерна в отливках и т. д.), конструктивными формами и размерами заготовки, требуемой точностью выпол­ нения заготовки и качеством поверхности, эксплуатационными

требованиями, величиной программного задания, производст­ венными возможностями заготовительных цехов и временем, за­ трачиваемым на подготовку производства.

Надежность заготовок характеризуется прежде всего веро­ ятностью развития в них дефектов, могущих вызвать поломку и в связи с этим остановку механизма или машины.

Заготовка, как правило, имеет то или иное количество эле­ ментов. Каждый из этих элементов выполняет самостоятельную функцию. Наиболее эффективным путем повышения надежнос­ ти заготовок является повышение надежности их элементов. Так, например, надежность литой детали может быть повышена созданием более рациональной конструкции ее элементов, при­ менением новых, более совершенных материалов, обладающих повышенными литейными (технологическими) свойствами, ко­ ренным улучшением технологии производства, налаживанием контроля и др. Надежность работы деталей машин определяет­ ся расчетом их на прочность, предел выносливости, изгиб, срез и т. д. Наиболее трудной задачей при расчете прочности являет­ ся определение запаса прочности заготовки. Запас прочности п;,

цессе проектирования машины и при расчете ее деталей и сбо­ рочных единиц. Коэффициент п2 называют технологическим ко­ эффициентом запаса прочности, включающим в себя также сте­ пень однородности механических свойств заготовки, которые в основном определяются технологическими условиями их изготов­ ления.

В качестве примера ниже приводится краткая методика оп­ ределения технологического коэффициента запаса прочности [21]. Технологический коэффициент запаса прочности определя­ ется из соотношения большого количества усредненных экспери­ ментальных данных прочности свойств образцов с литой короч­ кой из вертикальных стенок и образцов с узлом сопряжения, вырезанных из горизонтальных стенок отливок.

Принимая предел прочности, требуемый ГОСТом, за 100% и располагая данными исследований, определяем технологиче­ ский коэффициент запаса прочности п2 из следующей зависи­ мости :

где А — требования прочностных свойств по ГОСТу, принима­ емые за 100% ;

С — прочностные свойства плоских образцов.

Значения технологического коэффициента запаса прочности для наиболее слабого места в отливках из чугуна и алюмини­ евых сплавов приведены в работе [21].

Требования, предъявляемые к заготовкам технологией про­ изводства. Технология получения и качество заготовок, посту­ пающих для обработки в механических цехах, являются важней­ шими факторами, определяющими общий технолгический уро­ вень производства и продуктивность механической обработки. Применение заготовок, полученных методами точного литья и точной обработки давлением, обеспечивает значительную эко­ номию в использовании металла и снижение себестоимости про­ дукции. Применение методов получения точных заготовок не только сокращает объем механической обработки, но и обеспе­ чивает возможность выполнения ее высокопроизводительными методами.

Внедрение автоматизации при изготовлении деталей и сбо­ рочных единиц машин невозможно без соблюдения постоянства размеров заготовки, стабильности физико-механических свойств ее материала и наличия минимальных припусков на обработку. Неточность размеров и отклонения от заданной геометрической формы у заготовок отрицательно сказываются на работоспособ­ ности зажимных устройств и установочных приспособлений, вы­ зывают нарушение заданных режимов резания, перегрузку и вибрации режущего инструмента и рабочих органов станка, яв­ ляются причиной поломки инструмента и приводят к браку (в результате одностороннего расположения припуска). Окалина в поверхностном слое поковок пли корка у отливок нарушают нормальные условия работы инструмента, снижают произво­

до 0,2 мм на размер 100 мм отпадает необходимость в обдироч­ ных операциях и можно сразу выполнять шлифовальные опера­ ции.

Каждая заготовка, поступающая на автоматизированную об­ работку, должна отвечать следующим обязательным требова­ ниям. Поверхность заготовки должна быть чистой и не иметь трещин, пригаров, спаев, ужимин, плен, наплывов и других ме­ ханических повреждений. Стальные отливки и поковки должны быть предварительно термически обработаны, что обеспечивает нормализацию структуры материала и снятие внутренних на­ пряжений.