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

делий, при котором применение порошков целесообразно, со­ ставляет 5—10 тыс. шт. в год.

Путем спекания порошков можно получать детали с доволь­ но сложной формой только при соблюдении следующих условий: отношение высоты изделий к поперечным размерам не должно быть очень большим (желательно меньше 2,5) ; деталь не долж ­ на иметь глубоких узких впадин; должны отсутствовать отвер­ стия и впадины, перпендикулярные к направлению прессова­ ния; необходимо наличие плавных переходов от одного сечения к другому; должны быть довольно большие радиусы закругления, толщина стенок желательна не меньше 1,2—1,8 мм.

Детали из порошков могут иметь преимущества по сравнению с деталями, полученными литьем под давлением и по выплавляе­ мым моделям; в первом случае при массовом производстве не­ больших изделий, во втором случае — когда требуются изделия со специальными свойствами. Литье имеет большие преимущест­ ва перед прессованием и спеканием порошков для деталей сложной формы. Мелкие детали из прессованных порошков час­ то бывают не дороже деталей, получаемых другими способами, если принять во внимание низкий расход материала (по весу) и высокую производительность оборудования для изготовления таких деталей.

Область применения кокильных отливок обычно определяет­ ся качеством отливок (механические свойства, шероховатость поверхности и т. п.), затратами на изготовление и условиями производства.

Охлаждение отливок в металлических формах происходит значительно быстрее, чем в песчаных. В результате этого струк­ тура кокильных отливок более плотная и мелкозернистая, а их прочность выше, чем у отливок того же химического состава, полученных в песчаных формах.

Зависимость предела прочности при растяжении и предела текучести алюминиевого сплава от способа заливки (в песчаную или в металлическую форму) и от температуры испытания пока­ зана на рис. 117.

Примерное сравнение относительной себестоимости одной от­ ливки из алюминиевого сплава, полученной в металлических и песчаных формах, в зависимости от количества производимых отливок приведено на рис. 118.

На рис. 119 дано сравнение отдельных слагаемых в общей себестоимости отливки С0 в %• Большие затраты на изготовле­ ние металлической формы делают этот способ нерентабельным для производства мелких отливок меньше 300—500 шт. и круп­ ных 30—50 шт. Для сложных отливок литье в металлические формы становится экономически оправданным только для се­ рийного производства порядка нескольких тысяч штук. При оп­ ределении себестоимости необходимо учитывать, что вследст­ вие меньших припусков вес кокильных отливок меньше, а их об­

Так, например, процессы, вызывающие в поверхностном слое детали сжимающие напряжения, увеличивают ее предел вынос­ ливости.

При обработке отливок следует обратить внимание на сле­ дующие способы, дающие при соответствующих условиях повы­ шение надежности и наибольший технико-экономический эффект: дробеструйная обработка стальных деталей, работающих с пе­ ременными нагрузками; покрытие алюминием стальных и чу­ гунных отливок для повышения стойкости против окисления при высоких температурах; диффузионное хромирование стальных отливок с целью увеличения коррозионной стойкости; поверхно­ стная закалка (газовая или индукционная) стальных или чу­ гунных отливок, подвергающихся истиранию или ударам; пори­ стое хромирование рабочих поверхностей отливок из алюминие­ вых сплавов, подвергающихся износу; электролизное антикорро­ зионное оксидирование отливок из сплавов алюминия; металли­ зация распылением (цинком, алюминием, латунью, медью, сталью и т. д.), увеличивающая коррозионную стойкость и изно­ состойкость.

Влияние способов формообразования деталей на качество их рабочих поверхностей

При выборе способов обеспечения, заданных условиями экс­ плуатации, точности изготовления деталей и качества их рабочих поверхностей, следует иметь в виду, что качество обработанной поверхности и точность деталей машин в основном характери­ зуются: геометрическими параметрами (макрогеометрией, вол­ нистостью, шероховатостью, направлением штрихов обработки, точностью взаимного расположения элементарных поверхностей и др.) ; физико-механическими свойствами поверхностного слоя деталей (наклепом, остаточными напряжениями) и физико-хи­ мическими свойствами поверхностного слоя, которые определя­ ются взаимодействием ненасыщенных силовых полей поверхно­ стных атомов твердого тела с силовыми полями молекул внеш­ ней среды, находящихся в контакте с поверхностью твердого тела.

Эксплуатационные свойства деталей, обработанных резани­ ем и другими методами, зависят от взаимодействия обрабаты­ ваемого материала и режущего элемента инструмента, материа­ ла резца, физико-механических и физико-химических свойств обрабатываемых материалов, вибраций режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности [44, 93].

Формирование геометрических характеристик рабочих по­ верхностей деталей. Сечение обработанной поверхности перпен­ дикулярной плоскостью дает профиль микро- и макронеровно­

стей в определенном направлении. Для каждого вида обработки микропрофиль имеет соответствующие высоту гребешков, глу­ бину впадин, углы (радиус закругления) вершин гребешков и впадин, а также расстояние между гребешками. В зависимости от способа обработки получается определенная направленность в распределении и форме выступов (точение, фрезерование, стро­

ботки поверхностей и повышением эксплуатационных свойств деталей.

ГОСТ 2789—59 предусматривает два параметра для оценки шероховатости поверхности: среднеарифметическое отклонение профиля Ra и высоту неровностей Rz, но он не регламентирует и не налагает каких-либо ограничений на форму неровностей, их шаг и регулярность микропрофиля. Такая оценка шерохова­ тости не полностью характеризует геометрические и эксплуата­ ционные свойства рабочих поверхностей деталей.

Одной из задач является определение опорной площади микронеровностей при различных методах формообразования поверхностей деталей. Решение этой задачи связано с контакт­ ной жесткостью соединений, их износостойкостью, теплопровод­ ностью, электропроводностью, точностью перемещения рабочих органов механизмов и др. При контактировании поверхностей вследствие шероховатости и волнистости необходимо различать три площади касания: номинальную, обусловленную геометри­ ческими размерами соприкасающихся тел; контурную, равную площади смятия упруго-деформированных волн, и фактическую, равную площади смятия микронеровностей.

Жесткость стыковых соединений существенно зависит от гео­ метрии контактирующих поверхностей и от их механических свойств.

По данным И. В. Крагельского, Н. Б. Демкина, Э. В. Рыжо­ ва [56, 90], при обычно применяемых нагрузках деформация вы­ ступов поверхности невелика, поэтому, когда рассматриваемая шероховатая поверхность контактирует с твердой гладкой по­ верхностью, можно пренебречь увеличением поперечного сече­ ния выступа и считать, что опорная кривая, построенная с уче­ том продольной и поперечной шероховатости, выражает зависи­ мость между площадью фактического контакта и сближением поверхностей (равным деформации наиболее высоких высту­ пов). В случае упругого контакта площадь сечения выступов при данном сближении приблизительно в 2 раза больше факти­