- •А.И. Болдырев в.П. Смоленцев в.В. Бородкин технологические методы повышения качества изделий
- •Введение
- •1. Управление обеспечением качества и конкурентоспособности изделий
- •1.1. Понятие качества изделий
- •1.2. Система управления качеством в машиностроении
- •1.3. Оценка качества изделий в машиностроении
- •1.3.1. Показатели качества
- •1.3.2. Структура управления качеством
- •1.4. Технический контроль качества
- •1.5. Обеспечение качества в процессе жизненного цикла изделий
- •2.1.2. Чугуны
- •2.2. Материалы высокой прочности, упругости и пластичности
- •2.2.1. Высокопрочные сплавы
- •2.2.2. Сплавы с высокими упругими характеристиками
- •2.2.3. Сплавы, обладающие эффектом памяти формы
- •2.2.4. Сверхпластичные сплавы
- •2.3. Материалы малой плотности и высокой удельной прочности
- •2.3.1. Алюминиевые сплавы
- •2.3.2. Магниевые сплавы
- •2.3.3. Титановые сплавы
- •3. Обеспечение качества литых заготовок
- •3.1. Технология изготовления отливки
- •3.2. Обеспечение технологичности отливок
- •3.3. Точность изготовления отливок
- •3.3.1. Факторы, вызывающие погрешность размеров геометрической формы и массы отливок
- •3.3.2. Размерная точность и шероховатость поверхности отливок
- •3.3.3. Точность конфигурации и пространственные отклонения отливок
- •3.3.4. Массовая точность отливок
- •4.2. Качество заготовок, получаемых ковкой
- •4.3. Качество заготовок, получаемых объемной штамповкой
- •4.4. Качество заготовок, получаемых листовой штамповкой
- •4.5. Качество заготовок, получаемых прокаткой
- •4.6. Качество заготовок, получаемых комбинированными способами
- •4.7. Качество заготовок, получаемых электрофизическими способами
- •4.8. Качество заготовок, получаемых штамповкой из порошков и пористых материалов
- •5. Обеспечение качества сварочных процессов
- •5.1. Характеристика сварочных процессов
- •5.2. Типовые дефекты сварных соединений и конструкций
- •5.3. Энергетические характеристики высококонцентрированного лазерного излучения
- •5.4. Высокопроизводительная прецизионная лазерная резка
- •5.5. Лазерная сварка
- •5.6. Контроль качества сварных соединений
- •6.2. Химико-термическая обработка поверхностей
- •6.3. Лазерное поверхностное упрочнение
- •6.4. Лазерное легирование и наплавка
- •6.5. Ионная имплантация
- •6.6. Упрочнение поверхностным пластическим деформированием
- •6.6.1. Методы механического упрочнения непрерывным силовым контактом инструмента с обрабатываемой деталью
- •6.6.2. Методы механического упрочнения прерывистым ударным контактом инструмента с обрабатываемой деталью
- •7. Технологическое формирование показателей качества деталей
- •7.1. Основные показатели качества деталей машин
- •7.1.1. Геометрические показатели
- •7.1.2. Физико-механические показатели
- •7.2. Технологическая наследственность
- •7.3. Методы обработки заготовок
- •7.3.1. Механические методы обработки
- •7.3.2. Физико-химические методы обработки
- •7.3.3. Комбинированные методы обработки
- •8. Обеспечение качества изделий на операциях сборки
- •9. Роль испытаний в обеспечении качества изделий
- •9.1. Основные задачи испытаний
- •9.2. Научно-исследовательские испытания
- •9.3. Опытные испытания
- •9.4. Серийные испытания
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
6.6. Упрочнение поверхностным пластическим деформированием
Эффективным методом повышения прочности поверхностного слоя деталей является поверхностное пластическое деформирование (ППД) [27]. Упрочнение при ППД связано с образованием остаточных напряжений сжатия и структурными изменениями в поверхностном слое металла.
Напряжения сжатия тормозят развитие поверхностных трещин, способствуют перемещению очага зарождения усталостной трещины под поверхность, где действуют меньшие нагрузки и отсутствует контакт с внешней средой. В результате возрастает сопротивление усталостному разрушению.
Основными показателями эффективности ППД деталей из всех материалов является степень и глубина упрочнения. Степень упрочнения показывает величину повышения микротвердости поверхностного слоя относительно исходного состояния или сердцевины. В зависимости от материала и способа обработки она может достигать 60 %. [28].
Степень и глубина упрочнения зависят от усилия и времени деформирования. Данные параметры режима определяют плотность образующихся дефектов кристаллической решетки и, таким образом, величину запасенной энергии деформирования. Если эта энергия превышает допустимое значение, возникает перенаклеп: плотность дислокаций повышается до 1011 см2, на деформированной поверхности образуются микротрещины, снижается микротвердость, что приводит к разрушению тонкого поверхностного слоя.
Глубина упрочнения – это толщина поверхностного слоя детали, в котором пластическая деформация вызвала улавливаемое повышение микротвердости. В зависимости от способа и режима ППД глубина упрочненного слоя изменяется от сотых долей мм до 3 мм и более.
На несущую способность поверхностного слоя большое влияние оказывает плавность изменения механических свойств и остаточных напряжений сжатия по глубине. Если разница в свойствах различных слоев металла велика, то возможно их отслаивание и зарождение трещин под поверхностью.
Деформационное упрочнение повышает износостойкость поверхности, сопротивление усталостному разрушению, в том числе при контактном циклическом нагружении (контактную выносливость), снижает влияние на сопротивление усталости дефектов поверхности (обезуглероживания, шлифовочных прижогов и др.), уменьшает действие концентраторов напряжений и отрицательных факторов технологической наследственности. В результате возрастает срок службы детали и ресурс работы всего изделия. Это дает возможность конструктору увеличить рабочие параметры изделия или уменьшить металлоемкость упрочненной детали. С увеличением размеров упрочняемых деталей эффективность поверхностного пластического деформирования сохраняется.
Технология ППД характеризуется сравнительно малой энергоемкостью, не требуется сложное оборудование, она позволяет экономить дорогостоящие и дефицитные металлы, используемые для диффузионных поверхностных покрытий, не нарушает точности изготовления деталей, обеспечивает идентичность качества поверхностного слоя у всей партии однотипных деталей.
Для осуществления ППД деталей машин разработан ряд различных методов. Выбор того или иного метода и режима определяется материалом, конфигурацией, размерами и условиями работы детали, требованиями к структуре в поверхностном слое, степени и глубине наклепа, характеру распределения остаточных напряжений и геометрии рельефа поверхности.
Существующие способы механического упрочнения реализуются по одной из схем [27]:
- непрерывным силовым контактом инструмента с обрабатываемой деталью;
- прерывистым ударным контактом инструмента с обрабатываемой деталью.