14. Влияние качества поверхностей и точности деталей на эксплуатационные свойства машин.

Качество поверхности обрабатываемой детали оказывает существенное влияние на их долговечность. Долговечность детали зависит от возможности детали сопротивляться коррозии, износу, усталостному разрушению и от способности сохранять в процессе эксплуатации прочность неподвижных соединений.

1. Коррозия вызывается атмосферным влиянием и воздействием различных газов, жидкостей.

Схема действия на металл корродирующих веществ.

Коррозионная стойкость поверхности детали зависит от шероховатости. Чем меньше микронеровности поверхности, тем меньше площадь соприкосновения с корродирующей средой. Кроме того, зависит от радиуса закругления во впадинах. Чем больше радиус впадины, тем более устойчива поверхность к коррозии.

2. Износостойкость деталей зависит от сопротивляемости поверхностного слоя разрушению, а также от макро- и микрогеометрических неровностей поверхностей. Микрогеометрические отклонения вызывают неравномерный износ отдельных участков, волнистость увеличивает удельное давление на поверхность. Вершины микронеровностей могут вызывать разрывы маслянистой пленки, в результате чего в местах разрыва создается сухое трение.

3. Качество поверхности оказывает значительное влияние на усталостную прочность деталей машин. Наличие царапин, рисок, высокая шероховатость создают очаги концентрации внутренних напряжений, которые приводят к разрушению деталей.

4. Качество поверхности влияет на стабильность посадок сопрягаемых деталей. Для соединений с натягом при запрессовке деталей может произойти сглаживание микронеровностей сопрягаемых поверхностей, что вызовет ослабление натяга. Волнистость и огранка оказывают значительное влияние на качество запрессовки, т.к. снижают фактическую поверхность контакта деталей.

5. Наклеп на поверхностном слое сопрягаемых деталей уменьшает смятие поверхностных гребешков при запрессовке, поэтому увеличивает надежность прессовых соединений.

6. Наличие в поверхностном слое втулки сжимающих напряжений, а на поверхности вала – растягивающих напряжений, способствует наименьшему износу прессовых соединений.

В процессе формообразование деталей машин путем поверхностного деформирования, мех-ой обработки резанием, электрофизическ. и химическими методами обрабатываемая поверхность приобретает определенные физикохим. свойства с одновременным изменением рельефа. Качества поверхностей деталей машин определяется совокупностью геометрических параметров (Rz, волнистостью, погрешностью формы), физико-механическими характеристиками поверхностного слоя (НВ, прочность), микроструктурой слоя и остаточными напряжениями.

Влияние шероховатости поверхностей сопряженных деталей на их износ в основном проявляется в процессе приработки. Для увеличения износостойкости трущихся деталей путем уменьшения первичного износа целесообразно создавать поверхности скольжения. На первичный износ сопряженных деталей влияют форма и высота микронеровностей, направление неровностей, волнистость и т. п. Большое влияние на износ трущейся пары оказывают волнистость и микрогеометрические погрешности сопряженных поверхностей. Эти дефекты уменьшают поверхность контакта и увеличивают удельные нагрузки по сравнению с расчетными,  увеличивается износ поверхностей сопряжения. Уменьшая волнистость и микрогеометрические погрешности, можно увеличить срок службы соединений. Наклеп (при резке) уменьшает износ поверхностей в 1,5-2 раза. Износ уменьшается значительно при химической и химико-термической обработке детали. На уменьшение износа влияет твердость, структура и химический состав поверхностного слоя. Наличие в слое остаточных напряжений сжатия уменьшает износ, а остаточные напряжения растяжения увеличивают износ. Шероховатость поверхностей влияет на прочность деталей, работающих в условиях циклических и знакопеременных нагрузок. Особенно вредно наличие рисок от режущего инструмента в местах концентрации напряжений (канавки, резкие переходы в сечениях) поломки многих ответственных деталей. От качества поверхности зависит контактная жесткость стыков сопрягаемых деталей. Шероховатость и волнистость поверхностей уменьшают фактическую площадь контакта. Шероховатость поверхности влияет на условия смазки, трение, теплопроводность и герметичность стыков. Макрогеометрические отклонения поверхности – является единичным и на протяжении всей рассматриваемой поверхности. Это конусность, бочкообразность, седлообразность.

Технологическое обеспечение требуемых эксплуатационных свойств машин.

Состояние внешних слоев металла не определяется последней механической операцией, а необходимо учитывать требуемые

параметры качества поверхности уже на предшествующих операциях.

С целью уменьшения разницы в твердости различных участков в поверхности детали, для снижения уровня влияния остаточных напряжений в технологический процесс изготовления деталей вводят следующие методы:

1. Методы поверхностно-пластического деформирования (дорнование отверстий, обкатывание шариками, роликами, алмазными наконечниками, дробеструйная обработка);

2. Методы термической и термохимической обработки (закалка с отпуском, цементация, азотирование, изотермический нагрев).

Дорнование отверстий.

Прошивание деформирующей прошивкой.

В результате повышается точность, уменьшается шероховатость до Rа = 0,16 мкм. Появляются наклеп и остаточные напряжения сжатия. Износостойкость деталей с дорнованными отверстиями в 4 раза выше по сравнению с просверленными отверстиями.

Обкатывание роликами и шариками.

Р_{прижима} = 1000…3000 Н

Число проходов: 2…3.

Высота наклепа: 4…5 мм.

Rа = 0,63…0,16 мкм.

Усталостная прочность таких деталей в несколько раз выше по сравнению со шлифованными.

Алмазное выглаживание.

Радиус алмаза: 1,5…4 мм.

Продольная подача: 0,04…0,1 мм/об.

Скорость вращения заготовки: 40…50 м/мин.

Позволяет получить более высокие показатели качества, можно обрабатывать детали из жаропрочной стали.

Дробеструйная обработка.

Применяется для повышения усталостной прочности деталей машин сложной формы. Дробинки: сталь, чугун, стекло. Повышает срок службы.