Керування фізико-хімічним станом поверхневого шару виробів
Для підвищення якості поверхневого шарувиробів використовують такі методи:
1 Методи поверхневої термічної обробки (наприклад гартування СВЧ).
2 Хіміко-термічні методи (цементація, азотування, ціанування, дифузійна металізація та ін.).
3 Поверхнево-пластичне деформування.
4 Нанесення на поверхню покриттів (металевих і неметалевих) різними методами.
5 Викінчувальна абразивна обробка (доведення, притирання, суперфініш, полірування та ін.)
Значний влив на експлуатаційні характеристики деталі може мати її поверхневий напружений стан, який часто формується при механічній обробці.
Залишкові напруження в поверхневому шарі– напруження, які існують в поверхневому шарі після усунення чинників (силових чи температурних), які їх викликали. Залишкові напруження характеризують за величиною і характером розподілу. Можуть утворюватись залишкові напруження стиску або розтягу. Основні причини виникнення залишкових напружень в поверхневому шарі: пластична деформація поверхні при дії сил різання, тертя задньої поверхні інструмента, висока температура в зоні різання, фазові перетворення матеріалу заготовки, особливості матеріалу заготовки. Зняти залишкові напруження в заготовці можна шляхом природного, штучного або вібраційного старіння.
Деформаційне зміцнення (наклеп) поверхневого шару– атермічний процес (без дії температури) пластичної деформації поверхневого шару, який оцінюють за глибиною hн, степенем наклепу uн і інтенсивністю наклепу uгр (градієнт наклепу). Наклеп залежить від режимів різання та умов обробки.
,
,
де – Hmax, Hвих - максимальна і початкова мікротвердість поверхневого шару.
Вплив деформаційного зміцнення (наклепу) на експлуатаційні властивості виробу. Наклеп дає змогу підвищити:
1 Зносостійкість деталей (рис.5.8).
Рисунок 5.8 – Залежність інтенсивності спрацювання поверхні від величини залишкових напружень стиску в поверхневому шарі
2 Границю втомної міцності (рис.5.9).
Рисунок 5.9 – Залежність границі втомної міцності s-1 від величини і знаку залишкових напружень в поверхневому шарі
Але наклеп має, переважно, негативний вплив на:
1 Корозійну стійкість деталей.
2 Експлуатаційні якості деталей при високих робочих температурах (більших 700-800 °С) (рис.5.10).
Рисунок 5.10 - Залежність границі втомної міцності від величини залишкових напружень стиску в поверхневому шарі при високих температурах
Технологічна спадковість– перенесення на готовий виріб в процесі його обробки похибок, механічних, фізико-хімічних властивостей заготовки.