книги / Некоторые вопросы усталостной прочности стали

• Дробеструйный наклеп усталостных образцов производился на установке механического типа, , общий вид которой приведен на фиг. 5. Поверхность образцов обдувалась чугунной дробью

при расходе дроби 20—25 кг/мин.

Образцы, подлежащие дробеструйному наклепу, закрепля­ лись в специальных центрах и в течение всего времени обдувки вращались со скоростью 15 об/мин. Головки усталостных образ­ цов защищались от наклепа дробью специальными колпачками.

Испытания на усталость гладких образцов

Результаты испытания на усталость гладких цементованных образцов из исследованных сталей с дробеструйным наклепом и без него приведены на фиг. 6 и 7. Приведенные кривые показы-

110

!

вают, что дробеструйный наклеп значительно повышает абсолют­

тованной стали к циклическим перегрузкам, о чем свидетель­ ствует резкое изменение левой части усталостной кривой.

192

растягивающих напряжений находится в самом цементованном слое. Поэтому разрушение гладких цементованных образцов начи­ нается вблизи поверхности в цемен­

на чувствительность к надрезу определялось испытанием круглых образцов с кольцевыми надрезами двух типов. Одна серия образ­ цов имела кольцевой надрез глубиной 0,6 мм с радиусом у дна надреза 0,8 мм, при диаметре образца в месте надреза 5,97 мм. Этот надрез характеризовался теоретическим коэффициентом кон­ центрации а к = 1,54. Другая серия образцов имела более острый кольцевой надрез глубиной 0,8 мм с радиусом у дна надреза 0,3 мм и диаметром в надрезе 7,52 мм. Параметры этого надреза обусловливали концентрацию напряжений, характеризуемую тео­ ретическим коэффициентом а к = 2,65. Кольцевые надрезы нано­ сились на образцы до цементации. Эскизы образцов с надрезами приведены на фиг. 1. Цементация, последующая термическая обработка и дробеструйный наклеп производились одновременно

194

195

испытаний надрезанных цементованных образцов из обеих иссле­ дованных марок стали с дробеструйным наклепом и без пего приведены на фиг. 11—14. Из приведенных кривых следует, что обдувка дробью цементованной поверхности образцов из стали

ч.1*38нгАш‘- лости гладких цементованных

£35 о_,-ЗЗнг/шл/и и г^ -Ч.— образцов без дробеструйного на­I 40

кривой и резкое увеличение области ограниченной выносливости.

На фиг. 15 в виде диаграммы приведеноизменение предела усталости образцов из стали 18ХНВА с глубоким надрезом в зави­ симости от вида поверхностного упрочнения. Из этой диаграммы видно, что комбинированное упрочнение поверхности надрезан­ ных образцов цементацией и дробеструйным наклепом обусло­

1 9 $

а коэффициент чувствительности к надрезу TJ = 100^1—

при этом получает отрицательный знак.

Это обстоятельство указывает на то, что дробеструйный наклеп

ствительности к надрезу почти в два раза.

Испытания шестерен с комбинированным упрочнением зубьев

Для проверки эффективности дополнительного дробеструй­ ного наклепа цементованной поверхности зубьев нагруженных шестерен как в отношении предотвращения образования поверх­

Шестерни закреплялись на специальном валике и в процессе наклепа вращались со скоростью 15 об/мин. Расстояние от образующей ротора до упрочняемой поверхности зубьев соста­ вляло 300 мм. Схема расположения шестерен в дробемете приведена на фиг. 16. Посадочные поверхности шестерен (шлицы, втулки и др.) изолировались от дробеструйного наклепа путем применения специальных приспособлений и резиновых прокла­ док. После дробеструйного наклепа шестерни проверялись по ■всем параметрам, предусмотренным чертежом (биение зубьев по окружности начального конуса, прилегание по краске зубьев в зацеплении с сопряженной эталонной шестерней, толщина зуба по зубомеру и др.).

Результаты обмера партии шестерен в количестве 50 шт. показали, что дробеструйный наклеп практически не вызывает изменения этих параметров. Поверхность зубьев после наклепа

197

Б. Ф. БАЛАШОВ

ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПУТЕМ АЗОТИРОВАНИЯ В СВЯЗИ С НАПРЯЖЕННЫМ СОСТОЯНИЕМ

И СВОЙСТВАМИ СЛОЯ

Введение

Изучению влияния азотирования на усталость различных сталей посвящен ряд работ советских и иностранных авторов. Во всех работах ставились задачи определения эффективности повышения прочности применительно к машиностроительным

В большинстве случаев предлагавшиеся различные рекомендации по этим вопросам носят качественный характер.

Влияние параметров слоя на прочность исследовалось на глад­ ких лабораторных образцах диаметром до 10 мм. Почти всеми исследователями отмечено, что повышение предела усталости находится в прямой зависимости от глубины насыщения и проч­ ности сердцевины и мало зависит от твердости азотированного слоя.

Изучение конструктивной прочности на лабораторных образ­ цах является недостаточным, так как на этих образцах трудно выдержать соотношения размеров, встречающиеся в конструк­ циях; во-вторых, большая кривизна сопрягаемых поверхностей обусловливает повышенные градиенты напряжений и создает отличные от реальных деталей условия формирования слоя. Эти причины приводят к тому, что эффективность повышения проч­ ности от азотирования на лабораторных образцах, имеющих кон­ центрацию напряжений, оказывается сильно завышенной, дости­ гающей сотен процентов. Поэтому изучение конструктивной прочности применительно к деталям следует проводить на круп­ ных моделях или самих деталях.

Часто исследователи для характеристики прочности деталей, подвергающихся поверхностным обработкам, пользуются мел­ кими надрезами глубиной от 0,1 до 0,4 мм. Такие надрезы даже на крупных моделях не могут характеризовать чувствительности к концентрации напряжений по причинам, отмеченным выше.

200