11.4. Технологическая наследственность

Значительное влияние состояния поверхностного слоя деталей машин на их основные эксплуатационные свойства, а также вида и режимов механической обработки на отдельные характеристики состояния поверхностного слоя (высоту шероховатости, форму и направление микронеровностей, микротвердость поверхностного слоя, глубину распространения наклепа, величину, знак и глубину распространения остаточных напряжений) предопределяет зависимость эксплуатационных качеств от технологии их механической обработки.

Изменение видов и режимов механической обработки оказывает воздействие на отдельные характеристики состояния поверхностного слоя, а значит и на эксплуатационные свойства деталей. Такое положение говорит о существовании, так называемой технологической наследственности, определяющей взаимосвязь между видом технологии механической обработки и эксплуатационными свойствами деталей машин.

Технологической наследственностью называется перенесение на готовое изделие в процессе его обработки погрешностей, механических и физико-механических свойств исходной заготовки или свойств и ее погрешностей, сформировавшихся у заготовки на отдельных операциях изготовления детали.

Технологическая наследственность зависит не только от вида и режимов обработки, применяемых на чистовой операции. Она может проявиться в изменении свойств или потере точности формы готовой детали в процессе эксплуатации в результате воздействия тех или иных элементов состояния поверхностного слоя, полученных в поверхностном слое при черновой обработке.

Например, при шлифовании грубо обточенной и закаленной до твердости 62-63 HRC заготовки их стали ШХ15СГ шлифовальный круг создает на участках выступов неровностей поверхности тепловые удары, вызывающие мгновенный нагрев и структурные изменения металла поверхностного сдоя. При этом во время чистовых режимов шлифования на участках обработанной поверхности, расположенных под выступами микронеровностей токарной обработки, возникают зоны отпущенного металла, имеющие пониженную твердость. На границах разных структур возникают значительные остаточные напряжения, снижающие долговечность детали, а иногда вызывающие появление шлифовочных трещин.

Проявление наследственности может привести как к улучшению, так и ухудшению эксплуатационных свойств деталей машин. Чтобы целесообразно использовать свойства технологической наследственности необходимо установить связь между эксплуатационными характеристиками (усталостная прочность, износостойкость и т. д.) и режимами обработки деталей при их изготовлении.

11.5 Технологические методы повышения качества

поверхностей деталей машин

Качество поверхностного слоя детали зависит, главным образом, от метода и режимов обработки на отделочных операциях. При определенных условиях поверхностный слой детали может быть упрочнен или ослаблен. Все зависит от конкретных требований, предъявляемых к детали в процессе эксплуатации. Свойства поверхностного слоя должны обеспечивать надежную и длительную эксплуатацию детали. Целенаправленное формирование поверхностного слоя детали с заданными свойствами является основной задачей технологии машиностроения. Качество поверхностного слоя детали формируется в основном на окончательных (финишных) этапах механической обработки. Существенное влияние на формирование поверхностного слоя с заданными механическими свойствами оказывают предшествующие операции обработки и даже заготовительные (способ получения заготовки).

Упрочнение поверхностных слоев деталей производят различными методами. Эти методы основаны на пластическом деформировании поверхностных слоев деталей машин. Основное назначение обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) – снижение параметра шероховатости до Rа = 0,04 …0,16 мкм. Дополнительным результатом ППД является упрочнение поверхностного слоя (повышение твердости поверхностного слоя) деталей. В поверхностном слое формируются остаточные сжимающие напряжения, величина которых колеблется от 400 до 700 МПа. При упрочняющей обработке нет участков концентрации напряжений, уменьшается влияние этих напряжений на прочность деталей. Наклеп (упрочнение) оказывает благоприятное влияние на повышение предела выносливости деталей.

В настоящее время в машиностроении разработано большое количество способов обработки ППД и устройств для их реализации. Наиболее часто применяемыми способами обработки поверхностных слоев деталей пластическим деформированием являются:

дробеструйная обработка;

наклёпывание бойками (чеканка);

обкатывание поверхности детали шариками или роликами;

раскатывание отверстий (дорнование);

обработка стальными щетками;

наклеп ударяющими шарами;

алмазное выглаживание.