Упрочнение поверхностного слоя

В процессе обработки под влиянием высокого давления инструмента и высокого нагрева структура поверхностного слоя существенно отличается от структуры основного металла. Поверхностный слой получает повышенную твердость вследствие наклепа, и в нем возникают внутренние напряжения. Глубина и степень наклепа зависят от свойств металла деталей, способов и режимов обработки.

При очень тонкой обработке глубина наклепа составляет 1-2 мкм, при грубой до сотен мкм.

Для определения глубины и степени наклепа существует ряд методов:

- косых срезов – исследуемую поверхность срезают под очень малым углом (1-2%) параллельно направлению штрихов обработки или перпендикулярно к ним. Плоскость косого сечения позволяет значительно растянуть глубину наклепанного слоя (в 30-50 раз). Чтобы замерить микротвердость, косой срез травят;

- химическое травление и электрополирование – постепенно удаляется поверхностный слой и измеряется твердость до выявления твердого исходного металла;

- рентгеноскопия – на рентгенограммах искаженной кристал-лической решетки поверхности наклеп выявляется в виде размытого кольца. По мере стравливания наклепанных слоев интенсивность изображения кольца возрастает, а ширина линий уменьшается.

- вдавливанием и царапанием с помощью прибора ПМТ-3, при котором вдавливается алмазный наконечник с ромбическим основанием, с углами между ребрами при вершине 130º и 172º30'. Давление на исследуемой поверхности составляет 0,2…5 Н.

 

Влияние качества поверхности на эксплуатационные

Свойства детали

Эксплуатационные свойства деталей находятся в прямой связи с геометрическими характеристиками поверхности и свойствами поверхностного слоя. Износ деталей в значительной степени зависит от высоты и формы неровностей поверхности. Износоустойчивость детали определяется главным образом верхней частью профиля поверхности.

В начальный период работы в местах контакта развиваются напряжения, часто превышающие предел текучести.

При больших удельных давлениях и без смазки износ мало зависит от шероховатости, при облегченных условиях – зависит от шероховатости.

Рисунок 1.3.2 - Влияние волнистости поверхности на износ

 

 

1 – интенсивное сглаживание выступов в начальный период

работы (приработка),

2 – приработка при абразивном изнашивании,

3 – приработка при повышении давления,

4 – приработка в тяжелых условиях работы,

5 – заедание и зазоры.

 

Рисунок 1.3.3 – Изменение шероховатости в период приработки

в различных условиях работы

 

Направление неровностей и шероховатость поверхности по разному влияют на износ при различных видах трения:

- при сухом трении износ увеличивается во всех случаях с увеличением шероховатости, но наибольший износ имеет место при направлении неровностей перпендикулярно направлению рабочего движения;

- при граничном (полужидкостном) трении и малой шероховатости поверхности наибольший износ наблюдается при параллельности неровностей направлению рабочего движения; с увеличением шероховатости поверхности износ увеличивается при перпендикулярности направления неровностей направлению рабочего движения;

- при жидкостном трении влияние шероховатости сказывается лишь на толщине несущего слоя.

Необходимо выбирать такой метод обработки резанием, который дает наиболее благоприятное с позиций износа направление неровностей.

Так, коленвалы, работающие при обильной смазке, должны иметь направление неровностей поверхности, параллельное рабочему движению.

 

Рисунок 1.3.4 - Влияние направления неровностей и

шероховатости поверхности на износ

 

Таким образом, отделочные операции для трущихся поверхностей следует назначать исходя из условий эксплуатации, а не только из удобств обработки резанием.

Поверхности, у которых направление неровностей совпадает, имеет наибольший коэффициент трения.

Наименьший коэффициент трения достигается при расположении направления неровностей на сопряженных поверхностях под углом или произвольно (притирка, хонингование и т.п.).