- •Технологическое обеспечение качества
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция № 1. Технологическое формирование показателей качества деталей машин
- •1.1 Основные показатели качества деталей машин
- •1.1.1 Геометрические показатели
- •1.1.2 Физико-механические показатели
- •1.2 Технологическая наследственность как база повышения качества машин
- •1.2.1 Технологическая наследственность
- •1.2.2 Свойства детали, наследуемые в ходе технологического процесса
- •1.2.3 Влияние технологической наследственности на качество деталей в ходе их эксплуатации
- •1.3 Методы обработки заготовок деталей машин
- •1.3.1 Общие принципы выбора методов обработки
- •1.3.2 Механические методы обработки
- •1.3.3 Физико-химические методы обработки
- •1.4 Технологическое обеспечение показателей качества деталей машин
- •1.4.1 Типовые технологические процессы
- •1.4.2 Технологическое обеспечение качества деталей типа валов
- •1.4.3 Технологическое обеспечение качества деталей типа колец, втулок, гильз
- •1.4.4 Технологическое обеспечение качества корпусных деталей
- •Лекция № 2. Машиностроительные материалы и способы обеспечения заданных свойств
- •2.1 Обеспечение качества стали и чугуна
- •2.1.1 Обеспечение качества стали
- •2.1.2 Обеспечение качества чугуна
- •Лекция №3. Литые заготовки деталей машин
- •3.1 Основные проблемы литейной технологии
- •3.1.1 Заливка расплава в форму
- •3.1.2 Затвердевание отливки
- •3.2 Технологичность литых деталей
- •3.3 Рекомендации по обеспечению технологичности отливок при различных способах литья
- •3.3.1 Общие рекомендации по обеспечению технологичности отливок
- •3.3.2 Литье в песчаные формы
- •3.3.3 Литье в металлические формы (кокили)
- •3.3.4 Литье под давлением
- •3.3.5 Центробежное литье
- •3.3.6 Литье по выплавляемым моделям
- •3.3.7. Литье в оболочковые формы
- •3.4 Обеспечение требуемой плотности отливок
- •3.5 Точность изготовления отливок
- •3.5.1 Погрешность размеров геометрической формы и массы отливок
- •3.5.2 Размерная точность и шероховатость поверхности отливок
- •3.5.3 Точность конфигурации и пространственные отклонения отливок
- •3.5.4 Массовая точность отливок
- •Лекция № 4. Заготовки деталей машин, получаемые методами пластического деформирования
- •4.1 Механизм пластической деформации и условия ее осуществления
- •4.1.1 Механизм пластической деформации
- •4.1.2 Влияние пластической деформации на прочность и пластичность металла
- •4.1.3 Влияние пластической деформации на физико-химико-механические свойства металла
- •4.2 Ковка
- •4.2.1 Влияние заготовок для ковки на качество поковок
- •4.2.2 Понятие уковки и ее значение для качества поковок
- •4.2.3 Факторы, влияющие на качество поковок
- •4.2.4 Основные операции ковки
- •4.3 Объемная штамповка
- •4.3.1 Понятие объемной штамповки
- •4.3.2 Холодная и горячая штамповка
- •4.3.3 Неполная горячая объемная штамповка
- •4.4 Листовая штамповка
- •4.4.1 Разделительные операции
- •4.4.2 Формоизменяющие операции
- •4.4.3 Общие требования при конструировании деталей, получаемых листовой штамповкой
- •4.4.4 Гибка
- •4.4.5 Вытяжка
- •4.4.6 Отбортовка
- •4.4.7 Раздача
- •4.4.8 Завивка
- •4.4.9 Формовка
- •4.5 Прокатка
- •4.5.1 Факторы, влияющие на качество деталей из проката
- •4.5.2 Методы прокатки
- •4.6 Штамповка деталей из порошков и пористых материалов
- •4.6.1 Методы пластической деформации порошковых и пористых материалов
- •Лекция №5. Сварка
- •5.1 Физические основы сварки
- •5.2 Влияние физико-химических реакций на качество металла шва
- •5.3 Деформации, перемещения и напряжения при сварке
- •5.3.1 Виды деформаций
- •5.3.2 Возникновение деформаций и перемещений
- •5.3.2.1 Продольные деформации и перемещения
- •5.3.2.2 Поперечные перемещения
- •5.3.2.3 Другие виды перемещений в зоне шва
- •5.4 Влияние термодеформационных процессов на качество сварных конструкций
- •5.4.1 Изменение размеров разделки кромок при сварке
- •5.4.2 Изменение формы и размеров конструкции
- •5.4.3 Остаточные напряжения
- •5.5 Уменьшение сварочных деформаций, напряжений и перемещений
- •5.5.1 Рациональное конструирование
- •5.5.2 Рациональная технология сборки и сварки
- •5.5.3 Пластическое деформирование после сварки
- •5.5.4 Термическая обработка
- •5.6 Характерные зоны сварных соединений
- •5.7 Свариваемость и ее показатели
- •5.7.1 Понятие свариваемости
- •5.7.1.1 Физическая и технологическая свариваемость
- •5.7.1.2 Факторы, определяющие свариваемость
- •5.7.1.3 Степени свариваемости
- •5.7.2 Показатели свариваемости
- •5.8.2 Холодные трещины
- •5.8.3 Ламелярные трещины
- •5.8 Виды трещин швов
- •5.8.1 Горячие трещины
- •5.8.4 Трещины повторного нагрева
- •5.9 Хрупкие разрушения
- •Лекция № 6. Обеспечение качества машин на операциях сборки
- •6.1 Сборка и формирование основных показателей качества машин
- •6.1.1 Влияние деформаций и качества соединений на качество сборки
- •6.2 Технологичность машин в сборке
- •6.2.1 Понятие технологичности машин в сборке
- •6.2.2 Конструктивная преемственность при конструировании машин
- •6.2.3 Основные требования к технологичности конструкций
- •6.3 Обеспечение качества машин на операциях сборки
- •6.3.1 Методы достижения точности замыкающего звена
- •6.3.2 Особенности сборки при массовом производстве
- •6.3.3 Особенности сборки при серийном производстве
- •6.3.4 Особенности сборки при единичном производстве
- •6.4 Испытания машин на сборке
1.1.2 Физико-механические показатели
Поверхностный слой любой детали всегда отличается от основного материала. Условия предшествующей обработки, особенности воздействия инструмента и окружающей среды, а также действие других причин определенным образом отражаются на поверхностном слое. Комбинация поверхностного слоя и основного материала может рассматриваться как своеобразный композит. Стало возможным так воздействовать на поверхность, что принципиально изменяются ее свойства. Этого добиваются созданием защитных оксидных пленок, а также введением микродобавок легирующих элементов для получения особых защитных свойств поверхностей, например, путем ионной имплантации. Показатели поверхностного слоя рассмотрены ниже.
1. Важнейшим показателем физико-механических свойств поверхностных слоев являются остаточные напряжения. Вид и режимы технологического воздействия определяют знак, величину и картину распределения остаточных напряжений. Растягивающие напряжения обычно отрицательно влияют на эксплуатационные характеристики. В этом случае качество деталей, работающих в условиях знакопеременной нагрузки и имеющих растягивающие напряжения поверхностных слоев, оказывается особенно низким. Для таких деталей необходимо технологическое формирование сжимающих остаточных напряжений, что обеспечивается специальной упрочняющей технологией.
Качество высокоточных деталей обеспечивается небольшим уровнем напряжений, поскольку с течением времени без действия внешних нагрузок первоначальная форма этих деталей не должна существенно изменяться. На практике это положение часто игнорируется. Годная, казалось бы, по всем параметрам деталь через определенное время уже в собранной машине, находящейся в стадии хранения и ненагруженная, оказывается бракованной. При воздействии на детали эксплуатационных нагрузок качество их снижается значительно быстрее.
Так, вследствие изменения во времени напряжений в цилиндрах автомобильных и авиационных двигателей происходит овализация цилиндров. Овальность увеличивается очень быстро, и при достижении для определенных двигателей ее значения более 30 мкм срок службы двигателей сокращается в 1,5...2 раза. Аналогичный эффект наблюдается при работе машин, имеющих соединение вал-подшипник скольжения, когда при возникновении отклонений формы изменяется толщина масляного слоя, что при вращении вала с постоянной угловой скоростью приводит к резкому снижению качества.
Необходимо оценивать качество деталей по параметру напряжений. Трудности оценки связаны с наличием в тонком поверхностном слое напряжений обоих знаков и различного уровня.
2.Важным показателем качества деталей является их твердость. Она может существенно изменяться в процессе резания, так как поверхностный слой наклёпывается, а его твердость повышается. Вследствие упругопластической деформации и нагрева поверхностных слоев происходят структурные и фазовые превращения. Последние также являются важным показателем качества.
3. Отмеченные показатели можно назвать макроскопическими. Они наиболее распространены в машиностроении. Вместе с тем в последнее время оценка качества поверхностного слоя все больше и больше проводится с учетом сложных явлений, происходящих на атомном уровне. Разделение качественных показателей поверхностного слоя на геометрические и физико-механические оказывается условным. Собственно поверхность неоднородна во всех отношениях. Охарактеризовать подробно поверхностный слой вне его химической природы уже не представляется возможным.