Решебники для студентов » Поверхнева пластична деформація (ППД)

Поверхнева пластична деформація (ППД)

Значний ефект підвищення довговічності деталей, що працюють в умовах циклічних навантажень і які мають концентратори напружень, місця тугих посадок, досягається в результаті поверхневого наклепу.

При пластичній деформації поверхневі шари металу збільшуються в об’ємі, однак цьому перешкоджають недеформовані шари, які лежать глибше. В результаті взаємодії сил, що діють у поверхневих шарах і в серцевині деталі, поверхневі шари знаходяться під дією залишкових напружень стискування, нижні шари – під дією залишкових напружень розтягування.

Схема зміни напруженого стану по перерізу гладких валів після наклепу наведена на рис. 1.1. Для вала, не зміцненого наклепом, епюра граничних напружень нанесена у вигляді прямої лінії. Максимальні 7 напруження будуть діяти на поверхні деталі. Після наклепу поверхневі шари мають підвищену міцність, що відображається зсувом кривої граничних напружень. Максимум напружень у цьому випадку переміститься з поверхні в глиб тіла деталі на товщину зміцненого шару і буде визначатися точкою торкання епюри напружень від зовнішніх навантажень і епюри граничних напружень. У цій точці можлива поява тріщини від втоми. Підвищення границі витривалості за інших рівних умов буде збільшуватися зі зменшенням розміру деталі. Зі збільшенням товщини наклепаного шару чи при постійному відношенні товщини зміцненого шару до радіуса деталі підвищення границі витривалості сталей різних марок відбувається однаково.



1 – епюра напружень від зовнішнього навантаження;
2 – епюра граничних напружень
Рисунок 1.1 – Схема розподілу напружень в гладких валах до зміцнення поверхні (а) і після зміцнення (б)


Після наклепу деталі з різних матеріалів при тих самих режимах обробки отримують різну глибину наклепаного шару чи різні величини залишкових напружень. Загартовані середньовуглецеві і леговані сталі мають меншу глибину наклепаного шару в порівнянні з маловуглецевими, однак величина залишкових напружень у них значно вище.

Залишкові напруження стиснення не впливають на величину ударної в’язкості сталі. Втрата пластичності поверхневого шару після наклепу знижує ударну в’язкість деталі в цілому, тому поверхневе зміцнення дрібних деталей, що працюють при ударних навантаженнях, не доцільно.

Пластичне деформування поверхневих шарів здійснюється за допомогою різних способів, що умовно поділяються на дві групи:
1) створення деформаційного зусилля шляхом безупинного контакту з 8
деталлю (статичні);
2) ударна дія на деталь робочих тіл чи інструмента
(динамічні).

Найбільше застосування в різних галузях промисловості знайшли наступні способи ППД:
обкочування роликами, дробострумінна і гідродробострумінна обробка, динамічне зміцнення чеканкою, електромеханічне зміцнення, зміцнення тертям, вибухом і т.ін. Крім того, у ряді випадків застосовують такі види ППД, як алмазне вигладжування, дорнування, розкочування отворів роликами і інші.

Існуючі методи зміцнення ППД відрізняються кінематичними схемами, видами деформуючих елементів і характером їх контакту з
поверхнею, що обробляється.
Вибір оптимального способу обробки і раціональної конструкції інструмента залежать від наступних факторів:

розмірів і форми деталей, що обробляються;
міцності і твердості матеріалу виробів;
вимог до точності і якості поверхні;
характеру виробництва.



а – пневматичний наклеп дробом;
б – механічний наклеп дробом;
в – відцентрово-кульковий наклеп;
г – обкочування роликом;
д – обкочування кулькою;
є – обкочування роликом, що вібрує;
ж – наклеп механічною чеканкою;
з – розкочування отвору роликами;
і – дорнування

Рисунок 1.2 – Основні види поверхневого зміцнення.