5. Качество рабочих поверхностей деталей и их влияние на долговечность механических систем медицинской техники.
Большое влияние на эксплуатационный ресурс детали при выполнении различных механических передач оказывает поверхностный слой детали и его параметры.
Механизм разрушения деталей заключается в следующем: при взаимодействии микронеровностей сопряжений элементов (деталей) они испытывают знакопеременные нагрузки (напряжения сжатия-растяжения). В результате многократного взаимодействия в контактирующих микронеровностях накапливается внутренняя энергия (энергия разрушения). При дальнейшей работе сопряжения энергия разрушения увеличивается и может достигнуть предела прочности. При достижении предела прочности на поверхностях появляются микротрещины, а в дальнейшем сколы и отрывы микронеровностей. Такому механизму разрушения подвержены например резиновые уплотнители, детали подшипников качения, контактные группы.
Формирование детали по износу можно представить в виде следующей схемы:
С целью выбора оптимального технологического процесса восстановления детали медицинского прибора необходимо проанализировать поверхностный слой детали и дать оценку его с точки зрения влияния его на ресурс и выходные параметры прибора. Состояние поверхностного слоя детали определяет процессы, возникающие при взаимодействии с другими деталями и с окружающей средой. Основные параметры, которые характеризуют состояние поверхностного слоя детали, являются:
геометрия поверхностного слоя (включая микрогеометрию);
структура поверхностного слоя, как следствие пластических деформаций, температурного влияния окислительных процессов и т.д.
структура прилегающих к поверхности абсорбированных тонких слоев.
1 - абсорбированная пленка
2 - окисная пленка
3 - сильно деформированный слой
4 - деформированный слой
5 - структура основного материала детали
Напряженное состояние поверхностного слоя.
Возникающие напряжения в поверхностном слое при различных видах обработки детали (обработка резанием, шлифованием, пластическим деформированием, термическая и химическая обработка, нанесение различных гальванических покрытий и т.д.) образуют в поверхностном слое детали, а также в целом объеме напряжения растяжения и напряжения сжатия. Напряжения растяжения способствуют увеличению износа рабочей поверхности детали, а напряжения сжатия повышают износостойкость детали. При различных видах механической обработки деталей напряжения суммируются, и после всех видов обработки устанавливается общее значение напряжения с соответствующим знаком. Например, валик компрессора подвергается токарной обработке, шлифованию и термообработке (закалке) Растягивающие напряжения, возникающие при точении, суммируются с напряжениями, возникающими при шлифовании и термической обработке. Если после термической обработки напряжение больше предыдущего, то в итоге формируется напряжение сжатия. Формирование нужного напряжения в рабочих поверхностях восстановленных деталей является главной задачей технологии восстановления.