В.73 Усталостная прочность. Технологии, повышающие усталостную прочность

Понятие прочности материалов в условиях периодически изменяющихся (циклических) нагрузок связывают с понятием выносливости, или усталости материала.

Опыт показывает, что при переменных напряжениях после некоторого числа циклов может наступить разрушение детали, в то время как при том же неизменном во времени напряжении разрушения не происходит. При больших напряжениях для разрушения бывает достаточно 5-10 циклов. При многократном изменении напряжений металл постепенно переходит из вязкого в хрупкое состояние, что приводит к появление микротрещин (которые чаще появляются в сечениях с резкими изломами) с последующим усталостным разрушением детали.

Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования показывают, что в области резких изменений формы упругого тела (внутренние углы, отверстия, выточки), а также в зоне контакта деталей возникают повышенные напряжения. Поэтому для деталей, работающих в условиях циклических напряжений, внешние обводы стремятся сделать, возможно, более плавными, радиусы закругления во внутренних углах увеличивают, необходимые отверстия располагают в зоне пониженных напряжений и т.д. Для снижения местных напряжений иногда практикуется введение разгрузочных канавок, наличие которых благотворно сказывается на усталостной прочности вала. Такого же рода разгрузочные канавки можно применять и в местах посадки.

В большинстве деталей усталостное разрушение начинается с поверхности. Поэтому состояние поверхности существенным образом влияет на предел выносливости и в еще большей степени сказывается на долговечности детали.

В промышленности уже давно и весьма широко применяют методы поверхностного упрочнения деталей, работающих в условиях циклических напряжений (рессоры и полуоси автомашин, зубья шестерен, винтовые клапанные пружины и пр.). Эта специальная поверхностная обработка не преследует целей общего изменения прочностных показателей металла. Речь идет именно об усталостном упрочнении, часто в сочетании с требованиями износостойкости. К числу таких методов, применяемых в различных сочетаниях, относятся химико-термические (азотирование, цементация), поверхностная закалка токами высокой частоты и наклеп поверхностного слоя обкаткой роликами или обдувом дробью.

Поверхностная обработка создает двоякий эффект. Во-первых, повышается прочность поверхностного слоя, но сохраняется вязкость нижележащих слоев, а во-вторых, в поверхностном слое создаются остаточные сжимающие напряжения, препятствующие образованию трещины. В результате обработки предел выносливости в оптимальных случаях может увеличиться в несколько раз, а долговечность детали - в десятки раз. Причем наибольший эффект поверхностная обработка дает для деталей, имеющих заметную концентрацию напряжений.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 164; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!