Повышение долговечности деталей машин методом поверхностного пластического деформирования (ППД) или поверхностного наклепа широко используется в промышленности для повышения сопротивляемости малоцикловой и многоцикловой усталости деталей машин. На рис. 155 приведены схемы различных методов ППД.
Поверхностное упрочнение достигается (ГОСТ 18296-72): 1) дробеструйным наклепом за счет кинетической энергии потока
Рис. 155. Схемы поверхностной пластической деформации: а — дробеструйная упрочняющая обработка; б — чистовая обработка — обкатыванием шаром; в — обработка дорнованием; г — центробежно-шариковая чистовая обработка; д — обработка чеканкой; е — упрочнение взрывом; ж — упрочнение виброобкатыванием; з — алмазное выглаживание
чугунной или стальной дроби; поток дроби на обрабатываемую поверхность направляется или скоростным потоком воздуха, или роторным дробеметом (рис.
155, а); 2) центробежно-шариковым наклепом за счет кинетической энергии стальных шариков (роликов), расположенных на периферии вращающего диска; при вращении диска под действием центробежной силы шарики отбрасываются к периферии обода, взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью и отбрасываются в глубь гнезда; 3) накатыванием стальным шариком или роликом (рис. 155, б); передача нагрузки на ролик может быть с жестким или упругим контактом между инструментом и обрабатываемой поверхностью (разновидности этих способов — накатывание вибрирующим роликом, раскатывание отверстий роликами и др.); 4) алмазным выглаживанием оправкой с впаенным в рабочей части алмазом (рис. 155, з); оно позволяет получать блестящую поверхность с малой шероховатостью.
Содержание
Толщина деформированного слоя
Толщина деформированного слоя зависит от приложенной силы Р и предела текучести; средние контактные нагрузки для низкоуглеродистых сталей 1600-1800 МПа,. среднеуглеродистых 1800-1900 МПа и высокоуглеродистых 2700-3000 МПа. При обкатке шарами диаметром 10-20 мм подача составляет 0,1-0,2 мм/об при скорости обкатывания 50 — 100 м/мин.
При алмазном выглаживании сила выглаживания 50 — 350 Н, подача 0,02-0,1 мм/об и скорость 20-200 м/мин. Радиус рабочей части алмаза при обработке мягких материалов (низкоуглеродистая сталь, цветные сплавы) равен 2-3 мм и твердых материалов (58-64 HRC)-0,5-1,5 мм.
Обкатывание проводят с применением смазочно-охлаждающих жидкостей, что уменьшает коэффициент трения, снижает температуру в месте контакта и повышает стойкость инструмента.
Поверхностное деформирование повышает плотность дислокации в упрочненном слое, измельчает субструктуру (величину блоков), а при обработке закаленных поверхностей уменьшает количество остаточного аустенита.
При ППД происходит увеличение поверхности, которому препятствуют нижележащие недеформированные слои. Как следствие этого, на поверхности образуются остаточные сжимающие напряжения, а в сердцевине — растягивающие.
С повышением усилия обкатки Р величина остаточных напряжений сжатия на поверхности возрастает, достигая для стали 45ХНФА значения, превышающего 1000 МПа. Одновременно возрастают остаточные напряжения и по толщине упрочненного слоя.
После алмазного выглаживания абсолютная величина остаточных напряжений выше, но на меньшей толщине, чем после обкатки роликами.
Упрочнение поверхности
Упрочнение поверхности и образование сжимающих остаточных напряжений резко повышает предел выносливости. Обкатка (дробеструйная обработка) практически устраняет влияние концентраторов напряжений на предел выносливости. Предел выносливости обкатанных образцов с концентраторами напряжений достигает предела выносливости гладких образцов.
После алмазного выглаживания предел выносливости повышается на 30 — 50 %. Чем выше твердость стали, тем выше эффект от обработки ППД. Поверхностный наклеп создает реальные возможности применения высокопрочных сталей (после закалки и низкого отпуска) для деталей с конструктивными и технологическими концентраторами напряжений при действии значительных циклических нагрузок.
Важно, что ППД повышает сопротивление коррозионной и контактной усталости.
ППД является эффективным методом локального упрочнения мест концентраций напряжений. Поверхностное пластическое деформирование повышает твердость поверхности, в результате чего возрастает сопротивление износу.
ППД также способствует снижению шероховатости поверхности и созданию микронеровностей по форме, близкой к образующейся после приработки. ППД деталей, работающих в условиях трения и изнашивания, повышает износостойкость по сравнению со шлифованием в 1,5-2 раза.
Одновременно возрастает сопротивление схватыванию и фреттинг-коррозии.
Похожие материалы
Источник: https://www.metalcutting.ru/content/poverhnostnaya-plasticheskaya-deformaciya
Перевод методы обработки поверхностным пластическим деформированием с английского на русский
накатывание
Ндп. накатка Поверхностное пластическое деформирование при качении инструмента по поверхности деформируемого материала.
[ ГОСТ 18296-72]
Обобщающие термины
- методы обработки поверхностным пластическим деформированием
DE
прокатка Процесс обработки металлов и сплавов давлением, обжатием (пластич. деформ.) между вращающимися валками прокатных станов для уменьшения сечения прокатной заготовки (слитка) и придания металлу определенной формы и геометрических размеров при заданном уровне качества проката.
В зависимости от доминирования направления смещения металла относительно валков различают три основных вида прокатки: продольную, поперечную и винтовую. Прокатку ведут на прокатных станах разных типов.
По температуре деформируемого металла различают прокатку горячую (выше температуры рекристаллизации, например, стали — при 1000-1300 °C, меди — при 750-850 °C, алюминия и его сплавов — при 350-400 °С, титана и его сплавов — при 950-1100 °C) и холодную (существенно ниже этой температуры).
Прокатку классифицируют по виду окружающей среды (на воздухе, в вакууме, в инертной среде, в оболочке), по режиму работы прокатных станов (реверсивная, нереверсивная, непрерывная, со свободным выходом раската и т.д.), по состоянию поверхности контакта (со смазкой и без смазки), по виду выпускаемой продукции (сортовая, листовая и т.п.) и др. признакам.
[ http://www.manual-steel.ru/eng-a.html]
FR
прокатное производство Изготовление изделий и полуфабрикатов из металлов и сплавов прокаткой (см. Прокатка), а также их дополнительная обработка с целью повышения качества (термическая обработка, травление, нанесение покрытий и др.). Прокатное производство организуется на металлургических (реже на машиностроит.
) заводах (комбинатах) и является завершающим звеном цикла производства. В промышленно развитых странах прокатывается более 4/5 выплавленной стали. Основные виды стального проката: заготовка (квадрат., прямоуг. и круг, сечений); сортовой (круг., квадрат., прямоуг., шести- и восьмигран. сечений), фасонный (уголки, швеллеры, двутавры и др.
) и листовой (горяче- и холоднокатаный) прокат, прутки (круглые и периодич. профиля) для армирования бетона, трубы, заготовки деталей машин (колеса, кольца, оси, шары и т.п.) и др.; готовые изделия (листы и полосы с Sn-, Zn-, Al-, Cr-покрытием, двух- и трехслойные листы и полосы, гнутые профили, метизы и др.) (см. также Прокат).
В России стальной прокат изготавливают из конструкционных сталей низкоуглеродистых (72-73) и легированных (около 12) сталей. Прокат из цветных металлов производится главным образом в виде листов, ленты и проволоки; трубы и сортовые профили из цветных металлов и сплавов изготавливают преимущественно прессованием.
[ http://www.
manual-steel.ru/eng-a.html]
