Файл: Макаров, А. Д. Износ инструмента, качество и долговечность деталей из авиационных материалов учебное пособие.pdf

6

Рис. 16.1. Образцы для испытания на жаропрочность (а), усталостную прочность (б), (в)

случаях была постоянной и равнялась 30 кг/мм2. Испытаниями на жаропрочность определялась средняя стойкость образцов, имевших различный уровень наклепа и остаточных напряжений и испытанных в равных условиях. Испытания на усталость с цельк> определения влияния остаточных напряжений и наклепа на пре­ дел усталости проводились на машине типа П391 с частотой циклов 90 гц (5400 об/мин) на базе N = 107 циклов. Испытания про­ водились со знакопеременным симметричным циклом напряжений при чистом изгибе с вращением. Условия испытания соответство­ вали требованиям ГОСТ 2860-65.

Для выяснения механизма влияния качества поверхности на прочностные свойства сплава ЭИ437БУ необходимо было испы­ тать образцы с различной величиной и знаком остаточных осевых и тангенциальных напряжений и различным уровнем наклепа. С этой целью были применены как обычные виды обработки (точе­ ние, полирование, шлифование), так и специальные методы упроч-

331

нения поверхности (дробеструйная обработка и обкатка роликами). Этими методами в поверхностном слое образцов были созданы сжи­ мающие тангенциальные и осевые остаточные напряжения. Растя­ гивающие поверхностные напряжения на образцах создавались шлифованием абразивным кругом и точением. При этом исследо­ вались три варианта обработки точением — при оптимальной ско­ рости резания У0 = 47 м/мин и при скоростях 23 и 69 м/мин, т. е. ниже и выше оптимальной. С целью исключения влияния ше­ роховатости обработанной поверхности на прочностные свойства материала была выбрана подача s — 0,08 мм/об и глубина резания 0,5 мм. Радиус при вершине резца ВК6М г был принят равным

1,5 мм.

Необходимо отметить, что рабочая часть изготовленных точе­ нием усталостных образцов несколько отличалась по геометрии ■от образцов, изготовленных другими видами обработки. Это было вызвано тем, что точение цилиндрической рабочей части (в зоне ■сопряжения с радиусной частью галтели) согласно рис. 16.1 б не обеспечило бы той высокой точности, которая предъявляется к усталостным образцам. Поэтому влияние режимов точения про­ верялось на несколько другом типе образцов, имеющих радиусную рабочую часть (рис. 16.1 в).

Многочисленные данные различных исследователей показы­ вают, что экспериментально определяемые значения о.г в стан­ дартных условиях для материала одной и той же марки существен­ но варьируют, в связи с чем для правильной научной интерпре­ тации этих результатов необходима статистическая обработка экспериментальных данных с вероятностной оценкой сопротивле­ ния усталости. Вероятностная оценка характеристик сопротив­ ления усталости заключается в определении зависимостей между напряжением с, долговечностью N и вероятностью разрушения р или вероятностью неразрушения I — 1—р.

Из числа функций распределения долговечностей наибольшее

•применение находит закон нормального распределения с парамет­ рами:

lgM — среднее значение логарифмов чисел циклов; Д21zN — дисперсия логарифмов чисел циклов.

Параметры распределения lgN и A2JgW определяются по ста­

тистическим оценкам lgN и S2igWна основании результатов испы­ таний из п образцов (частная выборка) при одной и той же амплиту­ де симметричного цикла изменения напряжения.

332

вероятности, т. е. вероятности того, что доверительные интервалы: перекрывают теоретическое распределение с параметрами \gN и

Данные испытаний при каждом значении амплитуды напряжений группируются по возрастающим значениям долговечностей и запи­ сываются в таблицу. В таблице указываются также значение ло­

Результаты испытаний наносятся на логарифмически-веро- ятностную бумагу в координатах I — lgN, и затем графически про­ веряется линейность полученной зависимости. Далее определя­ ются статистические оценки распределения — средний логарифм.

долговечности lgiV и стандартное отклонение SigW. По формулам (16.4) и (16.5) вычисляются доверительные интервалы. Довери­ тельные интервалы используются для определения логарифма, долговечности lgN при данном напряжении с и различных значе­ ниях вероятности неразрушения I.

333

Результаты исследования

' Результаты исследования остаточных поверхностных напря­ жений и глубины и степени наклепа приведены в табл. 16.2. На рис. 16.2 и 16.3 приведены эпюры остаточных напряжений, фор­ мируемые в поверхностном слое после различных видов обработки. Как видно из приведенных данных, в поверхностном слое различ­ ными методами удалось навести самые различные по величине, знаку и глубине залегания остаточные напряжения и различный наклеп (шероховатость поверхности для всех вариантов обработки колебалась в пределах V 6-h7v классов). Например, величина тан­ генциальных напряжений в I-м горизонте колеблется от +97 /сг/ мм2 до—64 кг/мм2, осевых — от +44 кг/мм2 до —82 кг/мм2. Глубина наклепа колеблется в пределах 35-М300 мкм.

Результаты исследования влияния остаточных поверхностных

ностного слоя, снижают прочностные характеристики сплава. Са­ мые высокие прочностные свойства обнаружены у электрополированных образцов, в поверхностном слое которых отсутствовали остаточные поверхностные напряжения и наклеп. В этом случае

■и степени пластической деформации поверхностного слоя приводит к соответствующему снижению жаропрочности независимо от того, каким видом обработки создан наклеп поверхностного слоя. Если длительную прочность электрополированных образцов принять за 100%, то ручное полирование (вариант 7, табл. 16.2),шлифование (вариант 4), точение (вариант 1), обкатка роликами (вариант 10) снижают жаропрочность соответственно на 8; 13; 30; 74,5%.

Результаты исследования прочностных свойств сплава ЭИ437БУ в зависимости от исходного состояния поверхностного слоя пока­ зывают, что длительная прочность сплава непосредственно зависит от наклепа поверхностного слоя. Какой-либо взаимосвязи между жаропрочностью и величиной и знаком остаточных поверхностных напряжений не обнаружено. Например, шлифованием абразивным кругом (вариант 4) были созданы растягивающие как тангенциаль­ ные, так и осевые напряженияхоответственно 66 кг/мм2и 32 кг!мм2.

остаточных напряжений жаропрочность указанных двух групп образцов практически одинаковая —- для шлифованных кругом среднее значение стойкости составляет 204 час, для шлифованных

334