Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Влияние остаточных напряжений на точность изготовления детали

Влияние остаточных напряжений сказывается на точности детали через их перераспределение как в заготовке по мере ее обработки, так и в готовой детали.

Перераспределение остаточных напряжений в заготовке порождает ее деформации, вызывающие погрешности обработки после операции и на последующей операции за счет искажения формы технологических баз и нарушения их относительного расположения.

Большое влияние на величину остаточных напряжений, характер их перераспределения оказывает метод получения заготовки и их обработки.

При получении заготовки литьем возникают внутренние напряже­ния из-за того, что температура толстых и тонких частей отливки получа­ется неодинаковой при переходе из области пластических в область уп­ругих деформаций.

Чем медленнее происходит охлаждение отливки в этом интервале температур и чем меньше разница в толщине ее стенок, тем меньше остаточные напряжения в остывшей заготовке. Особенно большими остаточные напряжения получаются в местах резкого изменения сече­ния отливок.

Если подвергнуть отливку механической обработке, то имеющееся в ней равновесие остаточных напряжений из-за снятия поверхностных сло­ев металла нарушается и заготовка деформируется. Эта деформация про­исходит не мгновенно, а в течение довольно продолжительного проме­жутка времени. При передаче предварительно обработанной заготовки на последующую отделку (без разрыва во времени между ними) деформа­ция продолжается и после приемки готовой детали, что ведет к недора­зумениям при сборке и последующей эксплуатации машин. Деформации маложестких деталей часто получаются очень значительными.

При получении заготовки свободной ковкой или горячей штампов­кой остаточные напряжения возникают из-за неравномерного охлажде­ния заготовок и особенно сильно сказываются при нерациональной кон­структивной форме последних. Эти напряжения имеют большое влияние на деформацию неустойчивых, маложестких заготовок (длинные валики, коленчатые валы и пр.).

При получении заготовок сваркой тоже возникают остаточные на­пряжения в результате неравномерного нагрева и остывания металла в процессе сварки. При перемещении источника тепла вдоль шва имеет место интенсивный нагрев металла в зоне наплавки. Смежные участки металла, имея более низкую температуру, препятствуют расширению нагретого металла и создают в нем напряжение сжатия. При остывании в наплавленном слое возникают остаточные напряжения растяжения, так - как окружающий металл тормозит уменьшение его объема.

Величина этих напряжений иногда достигает предела текучести ме­талла. При сварке заготовок из низкоуглеродистых сталей возникают в основном остаточные напряжения первого рода, при сварке заготовок из закаливающихся сталей - напряжения всех трех родов.

Сварочные напряжения вызывают остаточные деформации в свар­ной конструкции, величина которых может быть значительно больше допуска на размеры готовой детали. Эти напряжения следует учитывать при конструировании и изготовлении технологической оснастки, так как от этого зависит точность обработки и сборки. Сварочные деформации бывают большими в узлах, свариваемых из материалов, обладающих меньшей теплопроводностью и большим коэффициентом температурного расширения. В узлах из коррозионно-стойкой стали деформации больше, чем в узлах из низкоуглеродистых сталей. Деформации при сварке изде­лий из алюминия меньше, чем при сварке изделий из низкоуглеродистых сталей.

Величина остаточных деформаций зависит от расположения швов, свойств материала, режима сварки, а также от последовательности нало­жения швов.

При получении заготовки методом пластического деформирования возникает наклеп и, как следствие, внутренние напряжения. При прокат­ке и волочении прутков материал с наружной поверхности деформирует­ся сильнее, чем внутри. Поэтому в заготовках, полученных данными ме­тодами, наблюдаются значительные остаточные растягивающие напря жения в поверхностных слоях и сжимающие напряжения внутри. Исслс дования показывают, что остаточные напряжения в прокате нередко бы вают очень большими и доходят до предела текучести. На рис. 1.6.25, ч дана эпюра распределения этих напряжений в сечении, взятом на дос
гаточно большом расстоянии от концов. Если заготовку из проката разрезать вдоль, то ее концы разойдутся (рис. 1.6.25, б). Изгиб концов произойдет в результате нарушения равновесия оста­точных напряжений в материале заго­товки.

При точении недостаточно точно зацентрованной заготовки из проката снимается неравномерный припуск. В результате происходит нарушение рав­новесия напряжений и обработанная де­таль (при отношении / / d > 30) заметно искривляется. По той же причине про­резка длинных шпоночных канавок в заготовках из проката часто ведет к ис­кривлению деталей. Нежелательное вли­яние остаточных напряжений на после­дующую механическую обработку может быть устранено отжигом заго­товок.

Часто заготовки подвергают холодной правке, после которой возни­кают остаточные напряжения. Холодную правку применяют для устра­нения искривленности заготовок и готовых деталей. Правка до обработки уменьшает снимаемые припуски и сокращает время выполнения опера­ции. Холодной правке подвергают гладкие и ступенчатые валы, шатуны, коленчатые и распределительные валы двигателей, планки, пластины, веретена и многие другие детали общего и специального назначения. Ес­ли заготовка после холодной правки подвергается обработке, то равнове­сие остаточных напряжений, полученное в результате правки, нарушает­ся и заготовка деформируется.

Если правке подвергают готовые детали, то в их материале также возникают уравновешенные остаточные напряжения. С течением време­ни наблюдается некоторое искривление выправленных деталей, из-за которого в машине может произойти нарушение зазоров.

S3

Влияние остаточных напряжений на точность изготовления детали

Рис. 1.6.25. Напряжения в заготовке, полученной методом пластического деформирования:

А - эпюра напряжений; б - заготовка после разреза, полученная точением

Часто заготовки подвергаются термической обработке, в результате которой возникают внутренние напряжения, являющиеся следствием неравномерности нагрева и охлаждения деталей, а также результатом структурных изменений их материала. Термические напряжения вызы­вают деформацию (коробление) деталей и часто бывают настолько боль­шими, что от их действия возникают трещины.

Сплошная закалка дает большую деформацию, чем поверхностная закалка после нагрева токами высокой частоты. Деформации при терми­ческой обработке влияют на точность детали и величину припуска под последующую механическую обработку.

Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

СОСТОЯНИЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ЭБ - это множество связанных между собой элементов технологи­ческих процессов, обрабатывающих и сборочных технологических систем. Связи между элементами возникают из обслуживания изделий тех­нологическими процессами, а последних - технологическими системами. В …

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА И ОПЕРАЦИЙ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ

Разработка технологического маршрута сборки изделия начинается с установления последовательности сборочного процесса. В соответствии с делением изделия на сборочные единицы различают общую сборку из­делия и сборку его сборочных единиц. Разработку последовательности …

Разработка технологической операции

Исходными данными для разработки операции являются изготавли­ваемые на операции МП, МПИ, их МТИ, а также МТБ, заготовительные модули, тип станка, такт выпуска, общее количество изготавливаемых деталей и др. В результате …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.