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

ми. В этом случае незначительное удлинение периода прира­ ботки и возрастание начального износа по сравнению с опти­ мальной шероховатостью должно компенсироваться увеличени­ ем периода установившегося износа и сокращением производ­ ственных затрат.

На износостойкость оказывает влияние не только шерохова­ тость поверхности, полученная при окончательной обработке, но и характер предварительной обработки, определяющей физиче­ ское состояние поверхностного слоя. С увеличением шерохова­ тости поверхности при предварительной обработке (например, до закалки) и одинаковой шероховатости поверхности после ■окончательной обработки износостойкость будет снижаться. Для повышения износостойкости и других эксплуатационных свойств окончательная обработка должна по возможности уменьшать структурную неоднородность поверхностного слоя и создавать равномерные напряжения по всей поверхности. В качестве при­ мера такой обработки рассмотрим влияние на эксплуатацион­ ные свойства чистовой обработки деталей способом гидрополи­ рования.

Сущность гидрополирования заключается в том, что струя рабочей жидкости с находящимися в ней абразивами определен­ ной зернистости с большой скоростью направляется на обраба­ тываемую поверхность. Качество поверхности, обрабатываемой гидрополированием, зависит от скорости и величины абразив­ ных частиц, угла встречи их с обрабатываемой поверхностью и расстояния форсунки от нее. Ударное действие абразивных ча­ стиц вызывает разрушение обрабатываемой поверхности, изме­ няет ее микрогеометрию и создает равномерный наклеп поверх­ ностного слоя металла. Съем тонких поверхностных слоев ме­ талла в процессе гидрополирования облегчается действием хи­ мически активных веществ, находящихся в рабочей жидкости. ІИеханическое разрушение поверхности происходит в результате действия нормальных сил, возникающих в процессе удара абра­ зивных зерен об обрабатываемую поверхность, и тангенциаль­ ных, возникающих в процессе качения абразивных частиц по поверхности. Микрогеометрия поверхности, обработанной гид­ рополированием, представляет собой поверхность без направ­ ленных следов обработки, с мелкими равномерно распределен­ ными по поверхности углублениями, без микротрещин (рис. 130).

Матовый вид поверхности, обработанной гидрополированием, объясняется отсутствием растянутости поверхностных слоев ме­ талла в одном направлении, что является результатом сосредо­ точенного (нормального) действия абразивных частиц. Следова­ тельно, качество получаемых тонких поверхностных слоев долж­ но быть более высоким по сравнению с поверхностью, обрабо­ танной механическим полированием, притиркой и доводкой брусками. Износостойкость стали ОХНЗМ и стали 45 после об­ работки поверхности трения методом гидрополирования по­

вышается на 25—30% по сравнению с механическим поли­ рованием.

На поверхности, обработанной гидрополированием, продук­ ты коррозии распределяются более равномерно, чем на поверх­ ности, механически полированной. Такое распределение продук­ тов коррозии оказывает благоприятное влияние на прочность деталей, работающих при вибрациях, так как в этом случае уменьшается возможность разрушения деталей от «коррозион­ ных трещин», являющихся концентраторами напряжений.

Рис. 130. Внешний вид поверхности 10-го класса чистоты, полученной различными мето­ дами обработки (Х90):

а — полирование; б — шлифование; в — гидрополирование; г — притирочное шлифо­ вание

Учитывая влияние процесса гидрополирования на эксплуата­ ционные свойства стали и технологические особенности его, ре­ комендуется обработку гидрополированием применять после шлифования, чтобы удалить дефектный слой и получить высо­

кое качество поверхности деталей. При этом следует иметь в ви­

деталей от нагара, окалины и др., а также для удаления мелких заусенцев. Подготовку поверхности под гальванопокрытие и лакокрасочные покрытия желательно осуществлять гидрополи­ рованием. При этом увеличивается механическая прочность сцепления покрытия с основным металлом.

Рис. 131. Внешний вид поверхности (Х90):

а — перед гидрополированием; 6 — после гидрополирования; в — неметаллическиевключения; г — карбидные включения, выявленные на гидрополированной поверхности

Поверхность после механического полирования и поверхность, после гидрополирования показана на рис. 131. После гидропо­ лирования удалось выявить дефекты, которые после механиче­ ского полирования обнаружить не удавалось. Поэтому рекомен­ дуется применять гидрополирование для изготовления шлифов при макро- и микроанализе металла. В этом случае можно об­

наружить неметаллические и карбидные включения в металле (рис. 131, в, г) и пороки термической обработки металла, на­ пример, карбидную полосчатость (рис. 132).

Остаточные напряжения могут возникать на изнашиваемой поверхности в процессе эксплуатации или могут быть получены при изготовлении деталей и сохраняться во время эксплуатации. В результате действия внешней нагрузки в процессе износа ме­ няются характер остаточных напряжений и величины наклепа в поверхностном слое. Как показывают опыты, в процессе изно-

ЗРис. 132. Карбидная полосчатость, выявленная на гидрополированной поверхности (Х90)

са происходит суммирование остаточных напряжений, возникающих в процессе деформации поверхностного слоя при износе, и напряжений, возникающих в процессе изготовления. Поэтому при больших эксплуатационных нагрузках износостойкость дета­ лей, имеющих в поверхностном слое остаточные напряжения растяжения, будет выше. С увеличением абсолютной величины и глубины залегания растягивающих напряжений износ умень­ шается.

Наклеп поверхности повышает износостойкость при условии, если величина и степень наклепа подобраны с учетом внешних и внутренних условий изнашивания. Так, например, повышение механических свойств слоя путем наклепа может привести к уве­ личению износостойкости (увеличится сопротивление скалыва­ нию) деталей машин. В случае же абразивного износа, без боль­

иметь в виду, что в условиях нормальной работы трущейся пары должно соблюдаться равенство внешней нагрузки Р и произве­ дения предела текучести сгт трущегося металла на величину фактической опорной поверхности Р = oTF$.