1.2.5 Конструктивні та технологічні Методи підвищення міцності деталей

Втомну міцність деталей машин залежить від умов експлуатації, конструктивних, технологічних та інших факторів.

Підвищення втомної міцності деталей машин є вельми актуальноюпроблемою. З метою підвищення втомної міцності застосовуються різні методи поліпшення поверхневого шару металу. Відомо, що експлуатаційні властивості деталей машин визначаються в значній мірі станом порівняно тонких поверхневих шарівметалу.

Розрахунок втомної міцності деталей машин в ряді випадків проводять на основі імовірнісних уявлень з урахуванням закону розподілу діючих навантажень і закону розподілу циклічної міцності деталей машин.

Основні види та причини руйнування деталей:

1. Пластичні об'ємні і поверхневі деформації, що призводять до зміни форми та розмірів деталей. Ці деформації спостері-гаються при перевантаженнях і в'язкому стані матеріалу.

2. Крихкі руйнування у вигляді поломок по перерізу або ушкоджень робочої поверхні. Спостерігаються при перевантаженнях і крихкому стані матеріалу.

3. Ушкодження втомного характеру у вигляді поломок або руйнування робочої поверхні після багатократного (циклічного) навантаження.

4. Недопустимі пружні деформації через недостатню жорсткість деталі.

5. Спрацювання тертьових поверхонь через недостатню зносостійкість деталі.

6. Перегрів деталей і вузлів через їх недостатню теплостійкість.

7. Резонансні коливання деталей через недостатню вібростійкість.

Ціанування такожсприяє підвищенню втомної міцності деталей машин (особливо таких, як зубчасті колеса, валики та ін), що вимагають поверхневого зміцнення на малу глибину. При збільшенні глибини шару зміцнення межа витривалості спочатку підвищується до деякого значення,а потім стабілізується.

Експериментальні дослідження показали, що втомну міцність деталей машин залежить від форми і розмірів, способу обробки, стану поверхні деталей та інших факторів, які і повинні знайти відображення в методах розрахунку.

Зметою підвищення зносостійкості і втомної міцності деталей машин застосовують: наплив і розкочування роликами, дорновании отворів, дробоструминний наклеп.

Вплив експлуатаційної температури на криву втоми алюмінієвого сплаву 2024 - Т4 за результатамивипробувань на вигин з обертанням. (Дані з роботи і. В деяких випадках до помітного зниження втомної міцності деталей машин може приводити фреттинг.

Обкатування кульками значно підвищує зносостійкість і втомну міцність деталей машин, що маютьгалтелі, бігові доріжки та інші поверхні, що працюють на зношування та є конструктивними концентраторами напружень.

Pезультати випробувань зразків сталей на знос на машині Лмслера. Останнім часом процес цементації використовується для підвищеннявтомної міцності деталей машин.

Обкатка, так само як і дробоструминної обробки, вельми ефективно підвищує втомну міцність деталей машин.

Зміцнення поверхні наклепкою дробом, обкаткою роликами, поверхневої електрозакалкой єефективним заходом підвищення втомної міцності деталей машин.

Як відомо залишкові напруги, що мають в поверхневих шарах знак стиснення, істотно підвищують втомну міцність деталей машин, зменшують їх чутливість до концентраторів напругі збільшують контактну міцність.

Обертові щітки широко використовують для виконання найрізноманітніших робіт: очищення поверхонь від окалини, фарби, іржі, зняття задирок, скруглення гострих крайок, зміцнення поверхонь з метою підвищення зносостійкості і втомної міцності деталей машин і приладів, а також остаточної обробки поверхонь - полірування.

Чи застосовуються і в якій мірі застосовуються зміцнюючі технологічні процеси, зокрема різні види термічної, а також хіміко-термічної обробки, хромування, металізація розпиленням, наплавка твердих сплавів на швидкозношувані поверхні деталей машини, дробоструминної обдування, обкатка і інші процеси, що забезпечують підвищення зносостійкості і втомної міцності деталей машин.

Пристосування для обкатки поверхонь. Pозкатка для отворів. Видами статичного наклепа є обкатка і розкочування поверхонь роликами і кульками. Вони підвищують втомну міцність деталей машин. При обкатці твердість підвищується на 15 - 20%, межа втоми до 25 - 60%; зростає також корозійно-втомні витривалість сталевих деталей.

Так як для оцінки втомної міцності деталей машин необхідно враховувати їхні конструктивні форми, стан поверхні та інші фактори, відповідні розрахунки виконують у вигляді повірочних.

Міцність сталей при асиметричному циклі навантаження залежить як від механічних властивостей матеріалу, так і від концентраторів напруги. Тому при розрахунку на втомну міцність деталей машин необхідно враховувати вплив асиметрії циклу на його граничну амплітуду в залежності від механічних властивостей матеріалу, концентраторів напруги і середовища, в якій вони експлуатуються.

Шорсткість поверхні деталей впливає на їх експлуатаційну надійність і зносостійкість, яка залежить від багатьох факторів, у тому числі від висоти і форми мікронерівностей. Шорсткість має велике значення для роботи зубчастих передач, так як при контакті зубів відбувається ковзання профілів і високі питомі тиску і підвищена температура призводять до руйнування поверхонь. З'являються задираки, заїдання і схоплювання металів, супроводжувані вириваючи окремих шматочків металу. Втомну міцність деталей машин в значній мірі залежить від шорсткості поверхонь. Окремі дефекти і нерівності на поверхні деталі, що працює в умовах циклічних і знакозмінних навантажень, сприяють концентрації напружень, величина яких може знизити межу витривалості металів.