Файл: Филяев А.Т. Исследование износостойкости сталей, упрочненных наклепом.pdf

Большая склонность наклепанной поверхности к схватыванию — результат наличия избыточной энергии в поверхностном слое образца, которая под действием высоких температур и непосредственного контакта по­ верхностей трения, не принимая во внимание окисиые пленки, стремится высвободиться.

В результате пластической деформации в металлах происходит накопление энергии (табл. 15).

Т а б л и ц а 15

Максимальная энергия поглощения

По мнению А. П. Семенова [134], для протекания этого процесса необходимо, чтобы энергия атомов кри­ сталлической решетки поднялась выше определенного для данного металла уровня энергетического порога схватывания. Этот процесс происходит раньше у накле­ панных поверхностей, так как под действием подводи­ мой энергии извне, повышения температуры при трении становится возможным освобождение избыточной энер­ гии, аккумулированной кристаллической решеткой при пластической деформации, наступление схватывания шлифованной поверхности с контртелом возможно лишь при давлениях, способных развить достаточные пласти­ ческие деформации и температуры, обеспечивающие энергетический порог схватывания.

Кислород воздуха и теплота, выделяющиеся при тре­ нии, играют основную роль в локализации процесса схватывания. При схватывании интенсивность изнаши­ вания максимальна, скорость процессов, вызывающих схватывание, превышает скорости всех других процес­ сов, протекающих на поверхностях трения.

Явлениям схватывания может способствовать и то, что на наклепанной поверхности, как отмечается в ли­

Д36

тературе, образуется тонкий слой с аморфным стро­ ением, который способствует исчезновению поверхности раздела трущихся тел, возникновению молекулярного взаимодействия и диффундирования атомов.

Различная износостойкость наклепанной и шлифо­ ванной поверхностей объясняется изменением опреде­ ленных свойств. В то время как шлифованная поверхность в процессе трения получала упрочнение, в микрообъемах наклепанной поверхности наступали усталостные разрушения, выкрошивание металла в ре­ зультате шаржирования поверхности твердыми части­ цами и лавинное нарастание износа. Это предположение

случае и снижением микротвердости при действии вы­ соких температур и развитием микротрещин усталости— во втором.

Из-за того что деформированный слой имеет измель­ ченные блоки и значительные остаточные напряжения, обладает повышенным уровнем свободной энергии и находится в крайне неравновесном термодинамическом состоянии, в условиях сухого трения скольжения наблю­ дается повышенный износ наклепанной поверхности. Отсутствие смазки и развитие высоких температур в зоне трения способствуют повышению подвижности ато­ мов, что облегчает взаимодействие трущихся поверх­ ностей и отрыв отдельных частиц металла.

Величина силы трения для шлифованной и накле­ панной поверхностей почти одинакова. С увеличением твердости поверхности она имела некоторую тенденцию к снижению, однако это снижение не всегда выходило за пределы возможных ошибок измерений. Количествен­ но сила трения была больше в начальный период, а по мере приработки снижалась. Отмечено, что в условиях интенсивного разрушения поверхностей упрочнение де­ формированием не оказало заметного влияния на со­ противление трению и изнашиванию поверхности. Ха­ рактер изменения величины коэффициента трения для шлифованных и наклепанных поверхностей одинаков, он довольно значителен в начальный период при наимень­ ших давлениях; после приработки для некоторого диа­ пазона до величины, предшествующей заеданию, начи­

1 3 7

Глава VI

ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СНИЖЕНИЯ СЕБЕСТОИМОСТИ НЕКОТОРЫХ ДЕТАЛЕЙ

Наиболее сложными и трудоемкими в изготовлении деталями являются конические шестерни задних мостов тракторов и автомобилей, шатуны, шлицевые валы и др. Так, трудоемкость конической пары заднего моста трак­ тора МТЗ составляет около 1,5% общей трудоемкости трактора. При этом для их обработки применяется до­ рогостоящее оборудование и инструмент, требуются высококвалифицироваиные кадр ы.

Снижение себестоимости производства даже на 1% может дать народному хозяйству огромную экономию. Поэтому исследования, связанные с совершенствовани­ ем технологии изготовления некоторых деталей, и сни­ жение себестоимости их изготовления на заводах мас­ сового и серийного производства имеют не только теоре­ тическое, но и практическое значение [150, 167].

Широко распространенные в машиностроении раз­ мерно-чистовые процессы резания материалов хотя и обеспечивают весьма высокую точность и чистоту по­ верхности, имеют ряд существенных недостатков, ко­ торых нет при обработке деталей поверхностным пла­ стическим деформированием [72]. В частности, обкаты­ вание роликом при достижении более высоких качественных результатов экономичнее финишных про­ цессов абразивной обработки в 4—4,5 раза [149].

Решение проблемы повышения надежности машин во многом зависит от правильного подбора материала и технологического процесса обработки сопрягаемых де­ талей. В связи с ужесточением режимов эксплуатации машин и механизмов (увеличение скоростей, нагрузок, температур и т. п.) значительно возросли требования, предъявляемые к точности выполнения геометрических

139

форм и размеров, а также к получению необходимых микропрофиля поверхности и физико-механических свойств поверхностного слоя.

На заводах машиностроения и ремонтных предприя­ тиях все шире получают заготовки, а в ряде случаев и

процесса заложить высокие прочностные качества изде­ лия, что особенно важно для таких деталей, как зубча­ тые колеса и шлицевые валы, работающие в силовых передачах.

1.Исследование упрочнения материала зубчатых колес при накатке зубьев

Теоретические разработки и производственный опыт показывают, что зубчатые колеса мелких модулей целе­ сообразно накатывать в холодном состоянии, а зубча­ тые колеса крупных модулей — в горячем. Холодное накатывание обеспечивает получение зубьев 7—8-й сте­ пени точности, а горячее накатывание, выполняемое с

получение зубьев 9—10-й степени точности. Инструмен­ том для накатки конических кривозубых и гипоидных зубчатых колес является накатник-шестерня, а для на­ катки цилиндрических зубчатых колес обычно исполь­ зуются рейки.

Однако в настоящее время номенклатура зубчатых колес, получаемых накаткой, еще ограничена, а сущест­ вующие технологические процессы нуждаются в совер­ шенствовании. Например, при полугорячеп накатке вы­ сок процент брака, имеют место отклонения от техни­ ческих требований и несоблюдение технологической дисциплины. В связи с этим нами был проведен анализ технологических процессов изготовления ведомой ше­ стерни главной пары заднего моста автомобиля ГАЗ на Минском заводе запасных частей и автомобильном за­ воде им. Лихачева [151].

Исследования показали, что технологические процес­ сы на этих заводах в основном идентичны. Схема техно­ логического процесса: получение заготовки (штампов­ ка), термическая обработка, токарная обработка базо­

140