Розділ 5. Напрям підвищення конструктивної міцності виробів

Під конструктивною міцністю розуміється комплекс властивостей виробів, які забезпечують необхідні їм надійність та довговічність. До показників надійності відносяться такі характеристики: ударна в’язкість, температурний поріг холодноламкості, тріщиностійкість, критичний коефіціент інтенсивності напружень. Довговічність характеризується опором руйнуванню від втоми, зносостійкістю, контактною витривалістю, опором повзучості, довготривалою міцністю, опором релаксації напружень. Всі вище наведені характеристики виробів залежать як від властивостей використаного матеріалу, так і особливостей конструкції.

Найбільш небезпечні крихкі руйнування, при яких швидкість розповсюдження тріщини може досягати швидкості розповсюдження звуку в матеріалі. Небезпечність крихкого руйнування підсилюється ще і тим, що при випробуванні зразків, виготовлених з крихко зруйнованих виробів, отримують високі значення вязкості і пластичності.

Для підвищення конструкційної міцності пружини перепускного клапану можна використати такі заходи:

1.Захищають зони з концентраторами напружень від корозії,забоїн.

2.Використовують заходи для зменшення водневої крихкості після нанесення та видалення гальванічного покриття та інших видів крихкості.

Оскільки втомні тріщини утворюються в поверхневих шарах зразків та деталей, стан цих шарів має важливу роль: для отримання високої границі витривалості структура поверхневого шару повинна володіти максимально можливим опором деформації.

3.Підвищують корисні стискуючі напруження і зменшують шкідливі розтягуючі поверхневі напруження. Для підвищення втомної міцності на 20...50% пружини упрочняют дробоструменевою обробкою, що створює в поверхневих шарах витків залишкові напруження. Для обробки пружин використовують кульки діаметром 0,5... 1,0 мм. Найбільш ефективною є обробка пружин кульками малого діаметра при високій швидкості польоту. Пружини, що працюють в умовах тривалого впливу змінних навантажень, підвищених температур (150 -50 ° С) і корозійних середовищ, не заневолівают, так опір втоми заневоленних пружин не підвищується.

4.Запобігають виникненню резонансу, тобто збільшують розрив між частотами власних коливань виробів і частотою коливань напружень.

5.Підвищують міцність всієї конструкції з метою досягнення рівноміцності всіх її елементів. Рівноміцна конструкція (деталь) повинна руйнуватися одночасно у всіх точках поперечного перетину. При цьому ступінь одночасності руйнування по мірі наближення до рівноміцності зростає.

6.Створюють конструкції, до складу яких вводять так звані запобіжники. Вони зупиняють роботу механізму або розвантажують основні його елементи після досягнення небезпечного зусилля, напруження, обертового або згинаючого моменту.

7.Вводять в конструкцію сигналізатори, які попереджують про небезпечний рівень навантаження.

8.Підвищують опір релаксації напружень за рахунок конструктивних рішень або заміни матеріалу і його структури.

9.Підвищують втомлену конструкційну міцність. З цією метою використовують: різні частоти коливань окремих складових сумарного напруження (високочастотні коливання з дотичними напруженнями і низькочастотні – з нормальними); різну асиметрію циклу.

10.На втомну міцність також сильно впливає зовнішнє середовище, що контактує із поверхнею. Так, рідке корозійне середовище різко знижує границю витривалості матеріалу. Для запобігання цього на пружину зі сталі 40Х13 можна нанести хромове гальванічне покриття (хромування).

11.Також негативно на границю витривалості впливають грубі включення надлишкових фаз, особливо неметалеві. Вони є найбільш важливими внутрішніми концентраторами напружень, поблизу яких зароджуються втомні тріщини. Чим крупніші включення, тим більш негативним є їх вплив на витривалість. Тому необхідно використовувати очищення від домішок матеріалу (використовувати перетопи).

12.Втомні тріщини часто виникають на поверхні поблизу різних концентраторів напружень. Тому надрізи, у вигляді рисок, царапин, дрібних тріщин не припустимі на поверхні пружин (електрополірування).

Ті чи інші напрями підвищення конструкційної міцностіі виробу пропонуються з врахуванням особливостей його конструкції, умов експлуатації, маршрутної технології виготовлення, термічної (хіміко-термічної) обробки, матеріалу виробів і можливих варіантів відмовлень.

Дата добавления: 2015-08-31