книги из ГПНТБ / Каледин Б.А. Повышение долговечности деталей поверхностным деформированием

пых ППД образцов, то износостойкость последних соот­ ветственно выше в 1,5 раза для выглаженных алмазом к обкатанных шариком и более чем в три раза — для виброобкатанных образцов. На рис. 67 приведена диаграм­ ма сравнительной износостойкости шлифованных и обра­ ботанных ППД образцов.

Сравнение средних значений износа шлифованных закаленных и виброобкатанных незакаленных образцов показывает несущественность различия этих значений,

т. е. в некоторых случаях виброобкатывание трущихся поверхностей позволяет отказаться от закалки этих по­ верхностей. При сравнении методов обработки закален­ ных образцов установлено, что различие средних значе­ ний износа между выглаженными алмазом и обработан­ ными шариками образцами несущественно (случайно). Образцы, подвергнутые виброалмазной обработке, боль­ ше изнашивались по сравнению с ними (примерно в 1,6 раза). Очевидно, виброобкатывание закаленных поверх­ ностей оказывает меньшее влияние на улучшение ка­ чества поверхности по сравнению с гладким обкатыва­ нием шариком и алмазным выглаживанием. В то же вре­ мя сравнение средних значений износа образцов, обработанных исследуемыми методами ППД, показыва­ ет, что их износостойкость намного выше шлифованных образцов (см. рис. 67).

.213

Из приведенных данных следует важность статисти­ ческой обработки полученных результатов для достовер­ ной оценки влияния различных методов обработки па износостойкость (и не только износостойкость) деталей, так как процесс изнашивания характеризуется сущест­ венным рассеянием (дисперсией) значений износа.

Анализ данных исследования о влиянии различных методов обработки ППД на износостойкость обрабаты­ ваемых поверхностей показывает, что независимо от характера пар трения и условий их работы основными геометрическими характеристиками качества трущихся поверхностей, определяющими их прирабатываемость и износостойкость, являются величина опорной поверхно­ сти, форма микронеровностей и их однородность. Эти ха­ рактеристики обусловливают в первую очередь маслоем­ кость поверхности при граничном трении и величину пло­ щади контакта при сухом трении. Поэтому при выборе оптимальных режимов обработки ППД можно сущест­ венно повысить износостойкость пар трения, работающих в условиях трения со смазкой.

Особенно эффективным является процесс виброобка­ тывания поверхностей, который позволяет получить ре­ гулируемый микрорельеф поверхности. Из этого вовсе не следует, что во всех случаях применение различных спо­ собов поверхностного пластического деформирования мо­ жет привести к резкому или существенному повышению износостойкости трущихся деталей.

Вусловиях абразивного износа или сухого трения обработка поверхностным наклепом (за исключением, может быть, виброобкатывания) не приносит ощутимого эффекта, так как в этом случае главнымопределяющим фактором является, как правило, твердость трущихся поверхностей, а возможности повышения твердости при ППД ограничены. Сочетание способов термической и хи­ мико-термической обработки и поверхностного пластиче­ ского деформирования может и в этом случае привести

куспеху.

Вусловиях граничного трения со смазкой выбор оп­ тимальных режимов обработки ППД обеспечивает су­ щественное повышение износостойкости трущихся пар, резкое сокращение времени приработки, а в некоторых случаях (особенно при применении виброобкатывания или ультразвукового упрочнения) получение в процессе

214

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из рассмотренных выше материалов и данных можно сделать вывод, что применение оптимальных режимов при обработке деталей машин различными методами ППД во многих случаях существенно повышает долговеч­ ность обрабатываемых деталей. Однако авторы далеки от той мысли, что методы ППД во всех случаях являют­ ся универсальным средством повышения долговечности деталей. Напротив, на наш взгляд, эффективность ППД имеет свои пределы, а в некоторых случаях применение этого метода обработки может привести к отрицатель­ ным результатам. Так, например, обработка ППД жа­ ропрочных сплавов типа ЭИ-437 Б или ЭИ-961 приводит

кснижению их предела выносливости и жаропрочности

[117].Не имеют преимуществ по сравнению с механи­ ческими эти методы при обработке деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания, сухого трения и высокой контактной нагруженное™. К тому же методы ППД в некоторых случаях могут привести к недопусти­ мым поводкам и короблению обрабатываемых деталей, особенно маложестких, что также ограничивает область применения методов ППД.

Однако преимущества ППД перед другими методами столь очевидны, что во многих случаях, они позволяют решать такие задачи, которые нельзя решить обычными способами механической обработки. К таким задачам в первую очередь относятся улучшение шероховатости на три-пять классов за один проход, формирование. по­ верхностного слоя с определенной степенью упрочнения

изаданным микрорельефом, достижение высоких клас­ сов Шероховатости (до 12—14-го) при обработке мягких

ивязких металлов без насыщения их абразивными части­

216

цами, возможность упрочнения самых разнообразных концентраторов напряжений и т. д.

Наибольший успех дает применение методов ППД при упрочнении деталей машин, работающих в условиях циклического нагружения, особенно при обработке круп­ ногабаритных изделий, соединений, работающих в усло­ виях фреттинг-коррозии, при упрочнении сварных швов, т. е. там, где применение других методов упрочнения затруднительно или слишком дорого.

Весьма эффективным, как указано выше, является применение ППД для повышения износостойкости дета­ лей самых различных пар трения, работающих в усло­ виях трения со смазкой. Выбор оптимальных методов и режимов обработки ППД позволяет увеличить износо­ стойкость пар трения в 1,5—4 раза. Весьма эффективно применение ППД (особенно виброобкатывание) в борьбе со схватыванием трущихся деталей, работающих даже при высоких удельных давлениях.

Скромнее роль методов ППД в повышении долговеч­ ности деталей машин, работающих в условиях контакт­ ной усталости, так как слишком большой разброс зна­ чений контактной долговечности (до 10—15 раз) и малая изученность причин этого разброса требуют повышения средней долговечности по крайней мере в 5—6 раз. Это достигается пока только в некоторых случаях примене­ ния ППД (динамический наклеп, упрочнение ультразву­ ковым инструментом).

На наш взгляд, дальнейшее повышение долговечности деталей машин можно получить при сочетании методов ППД с другими методами упрочняющей технологии: закалкой т. в. ч.; химико-термическими методами обра­ ботки, механико-термической (МТО) и термо-механиче­ ской (ТМО) обработками и т. д.

Рассмотренный выше способ электромеханического выглаживания является одним из примеров положитель­ ного эффекта такого сочетания.

Естественно, что широкое внедрение методов ППД сдерживается отсутствием ГОСТа и централизованного выпуска приспособлений, инструмента и оборудования для этого процесса, но приведенные в книге примеры применения ППД для повышения долговечности деталей позволяют сделать вывод, что и в этих условиях можно достичь многого.

217

ЛИТЕРАТУРА

1. Ав чин н и к о в Б. Е., М о и с е е н к о в Н. В. Влияние оста­ точных сжимающих напряжений на усталостную прочность поверхно­ стно упрочненных деталей. Тезисы конференции «Остаточные напря­ жения и несущая способность деталей машин». Харьков, 1969.

2. А д л е р Ю. П., М а р к о в а F. В., Г р а н о в с к и й Ю. В. Пла­ нирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., 1971.

3. А л е к с а н д р о в Б. И. и др. Повышение усталостной проч­ ности коленчатых валов. Сб. докладов семинара «Размерно-чистовая и упрочняющая обработка поверхностным деформированием». Минск, 1968.

4. А л е к с а н д р о в Б. И., Ч е п а П. А. Усталостная прочность проушин в условиях контактного трения. В сб.: Исследования по упрочнению деталей машин. М., ЦНИИТМАШ, 1972, кн. 111.

5. А л е к с а н д р о в Б. И., Ч е п а П. А., А н д р и я ш и н В. А. В сб.: Упрочняюще-калибрующие и формообразующие методы обра­ ботки деталей. Ростов-на-Дону, 1970.

износостойкость поверхностного слоя. В сб.: Упрочнение деталей ма­ шин механическим наклепыванием. М., 1965.

8.А л е к с е е в П. Г. Повышение износостойкости стальных де­ талей путем поверхностного упрочнения. «Станки и инструмент», 1968, № 1.

9.А л я б ь е в А. Я. и др. Исследование основных стадий раз­ рушения поверхности металла при фреттинг-коррозии. В сб.: Надеж­ ность и долговечность авиационных газотурбинных двигателей Киев, 1971, № 1.

кости стали отделочно-упрочняющей вибрационной обработкой. «Ма­ шиностроитель», 1966, № 9.

13.Б а л т е р М. А. Упрочнение деталей машин. М., 1968.

14.Б а л т е р М. А. Влияние структуры стали на ее усталостную прочность после поверхностного пластического деформирования.

219

В сб.: Исследования по упрочнению деталей машин. М, ЦНИИТМАШ, 1972, кн. 111.

15. Б а л т е р М. А. и др. Изменение контактной прочности це­ ментированной стали в связи 'С легированностью и параметрами упрочненного слоя. В сб.: Контактная прочность машиностроительных

материалов. М., 1964.

16. Б а л т е р М. А. и др. О механизме упрочнения при поверх­ ностном пластическом деформировании. «Физика металлов и метал­

высоконагруженных деталей. В .сб.: Повышение прочности и долго­ вечности деталей машин поверхностным пластическим деформирова­ нием. М„ НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 12-70-2, 1970.

19. Б а л т е р М. А., Т у р о в с к и й М. Л., Н о в и к Р. А. Оста­ точные напряжения и усталостная прочность цементированной стали после обкатки роликами. Сб. докладов семинара «Размерно-чистовая

няюще-сглаживающая обкатка цементированных деталей для повы­ шения их контактной прочности. Сб. докладов семинара «Размерно­ чистовая и упрочняющая обработка поверхностным деформирова­ нием». М., 1968.

21. Б а л т е р М. А., Т у р о в с к и й М. Л., Ш и ф р и н И. М. Эффективность поверхностного наклепа в зависимости от структуры и механических свойств стали. В сб.: Повышение прочности и долго­ вечности машин ППД. М„ НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 12-70-3, 1970.

24.Б е р н ш т е й н Г. Ш. и др. Новый процесс упрочнения гал­ телей коленчатых валов обкатыванием роликами. «Тракторы и сель­ хозмашины», 1969, № 4.

25.Б и р г е р И. А. Остаточные напряжения. М., 1963.

сти уплотнений в зависимости от микрорельефа металлической по­ верхности. В сб.: Упрочняюще-калибрующие и формообразующие ме­ тоды обработки деталей. Ростов-на-Дону, 1970.

30. Б у р к и н В. С., Ш е й н А. С. и др. Повышение контактной выносливости нержавеющих сталей переходного класса поверхност­ ным пластическим деформированием. В сб.: Повышение эксплуата­ ционных свойств деталей поверхностным пластическим деформирова­ нием. М., 1971.

220

рактеристик качества поверхности. Сб. материалов конференции «Ка­

Влияние наклепа шариком на износостойкость нитроцементованной

ностей трения на сопротивление схватыванию. В сб.: Упрочняющекалибрующие и формообразующие методы обработки детален. Рос­ тов-на-Дону, 1970.

ной усталости стали ШХ15 в зависимости от структуры поверхност­ ного слоя, измененного шлифованием. В сб.;- Контактная прочность машиностроительных материалов. М., 1964.

43. Г р о з и и с к а я 3. П„ Г а л ь п е р и н М. Я. Повышение сопро­ тивления усталости обкатыванием шариками. «Металловедение и термообработка металлов», 1962, № 2.

44. Д в о р я и о в Ю. С. Новые технологические способы улучше­ ния эксплуатационных свойств деталей машин. В сб.: Упрочняюще- >’ калибрующие и формообразующие методы обработки детален. Ростов-на-Дону, 1970.

45.Д е м к и и Н. Б. Фактическая площадь касания твердых по­ верхностей. М., 1962.

46.Д е р я г и н Б. В. Что такое трение? М., 1952.

ее износ. В сб.; Качество поверхности деталей машин. М., .1953, № 2.

221

супрочненными поверхностным наклепом валами. В сб.: Прочность

иизнос горного оборудования. М., 1959.

61.К а л е д и н Б. А., Ч е п а П. А., А н д р и я ш и н В. А. Иссле­ дование усилий при обкатывании многороликовыми инструментами. «Станки и инструменты», 1972, № 11.

62.К а м е н с к а я А. А. Влияние состояния поверхностного слоя

на износостойкость накатанных поверхностей. Тезисы сб. «Упроч- пяюще-калибрующие и формообразующие методы обработки дета­ лей». Ростов-на-Дону, 1970.

ла в коррозионных средах. В сб.: Коррозионная усталость металлов. Львов, 1964.

65. К а р п е н к о Г. В. н др. Неметаллические включения в стали и остаточные напряжения. Тезисы конференции «Остаточные напря­ жения и несущая способность деталей машин». Харьков, 1969.

М„ 1939.

68. К л и м е и к о А. К. Раскатывание бронзовых втулок шатунов тракторных двигателей. В сб. «Государственный союзный НИ техно­ логический институт ремонта и эксплуатации тракторов и сельхоз­ машин». М., 1959, № 9.

69. К л и м е н к о А. К. Влияние окончательной обработки на износ втулок шатуна. «Механизация и электрификация социалистиче­ ского сельского хозяйства», 1958, № 1.

70. К о б р и н М. М. Прочность прессовых соединений при по­ вторно-переменной нагрузке. М., 1954.

222