Влияние поверхностного слоя деталей на их эксплуатационные свойства

Поверхностный слой деталей оказывает влияние на следующие эксплуатационные свойства: прочность (статическую, циклическую, ударную), износостойкость, сопротивление коррозии, эрозии, кавитации, точность и надежность неподвижных посадок. Шероховатость и волнистость поверхности, структура, фазовый и химический состав поверхностного слоя по-разному влияют на эксплуатационные свойства деталей. Знание закономерностей комплексного и раздельного влияния параметров поверхностного слоя деталей на их эксплуатационные свойства позволит оптимизировать технологические процессы изготовления деталей с учетом заданных условий их эксплуатации. Например, при прессовой сборке соединений с натягом увеличение шероховатости приводит к резкому снижению прочности соединения.

Коррозионная стойкость трущихся поверхностей также резко снижается, так как по микронеровностям коррозия интенсивно распространяется вглубь металла. Существенно снижаются возможности измерения погрешностей размеров, формы и расположения поверхностей, имеющих повышенную шероховатость.

Для трущихся поверхностей важнейшей эксплуатационной характеристикой является интенсивность их износа. Рассмотрим закономерности этого процесса. На рисунке представлены зависимости интенсивности износа (К_изн) от времени (t).

Для поверхностей с меньшей шероховатостью время приработки поверхностей снижается и рабочий зазор уменьшается. Если износ по величине допустимого износа ограничен значением «А», то Т₂>T₁ ,

т.е. время эксплуатации поверхности, имеющей низкую шероховатость возрастает. На рисунке приведена зависимость износа от величины шероховатости поверхностей.

Должна быть обеспечена

шероховатость, соответствующая минимальному износу (R_{a опт}) уменьшение шероховатости приводит к тому, что затрудняется смазка поверхностей, а при большей высоте микронеровностей снижается площадь фактического контакта поверхностей, и возрастают удельные нагрузки.

Влияние шероховатости поверхности на усталость металла более изучено, чем для других характеристик поверхностного слоя.

Шероховатость поверхности - это технологический концентратор напряжений, снижает прочностные характеристики металла независимо от вида напряженного состояния и температуры нагрева. Влияние шероховатости поверхности на сопротивление усталости обычно оценивается различными коэффициентами напряжений, связанными с геометрическими параметрами микронеровностей поверхности.

Теоретическая зависимость между коэффициентом концентрации напряжений , и геометрическими параметрами мелких выточек (рисок), многократно повторяющихся на поверхности детали, была установлена Г. Нейбером. В этом случае теоретический коэффициент концентрации напряжений можно определить по формулам:

Дата добавления: 2014-12-08