Влияние ППД на характеристики усталостной прочности

Основным показателем эффективности применения поверхностного пластического деформирования является уровень повышения усталостной прочности.

Усталостное разрушение деталей, упрочнённых ППД, может начинаться как с поверхности, так и под поверхностью, обычно на глубине до 1…2 мм. В последнем случае деталь проявляет большее сопротивление усталости и повышенную циклическую трещиностойкость. Место очага усталостного разрушения определяется свойствами поверхности и поверхностного слоя материала, а также геометрией детали, уровнем и характером переменного нагружения и некоторыми другими факторами.

Если напряжения от внешней нагрузки на поверхности близки пределу выносливости упрочняемой детали, а под упрочнённым поверхностным слоем они совпадают с пределом выносливости неупрочнённого материала сердцевины детали, усталостное разрушение равновероятно может начинаться как с поверхности детали, так и под поверхностью. В таком случае очаг подповерхностного разрушения будет располагаться в районе границы раздела упрочнённого слоя и неупрочнённой сердцевины детали.

Трещины зарождаются под поверхностью детали только при нагружении её в низкоамплитудной области. С повышением уровня циклических нагрузок очаг трещин перемещается ближе к поверхности и при высоких нагрузках переходит на поверхность детали.

Непосредственным источником зарождения подповерхностных усталостных трещин в высокопрочной стали являются инородные включения, которые снижают предел выносливости в подповерхностной зоне и существенно способствуют рассеянию характеристик сопротивления усталости.

При высоком уровне действующих в деталях напряжений в результате пластической деформации происходит снятие остаточных напряжений, возникающих при упрочнении, и поэтому могут исчезать преимущества, полученные при упрочнении.

Наибольшая степень упрочнения соответствует тем видам деформации, которые связаны с перераспределением углерода (разупрочнение твёрдого раствора, взаимодействие с дислокациями, выделение карбидов). К таким процессам относится деформационное старение, которое обеспечивает большую степень упрочнения, чем деформация равновесных структур, когда отсутствуют процессы, связанные с перераспределением или выделением углерода. Процесс деформационного старения и происходящее по этому типу. Упрочнение при поверхностном наклёпе мартенсита тем эффективнее, чем больше содержание углерода в стали.

Обкатывание роликами, наклёп дробью и термическая обработка существенно повышает предел выносливости высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, особенно при наличии концентраторов напряжений. Этот способ рекомендуется для изготовления наиболее ответственных корпусных литых деталей машин из феррито-перлитного ковкого чугуна с количеством перлита 50…80%. Томлёные отливки подвергают обработке дробью с целью очистки и упрочнения, отверстия отливок на финише механической обработки обкатывают роликом. Обкатка может быть заменена закалкой обработанных отверстий токами высокой частоты.

Дата добавления: 2015-07-07