Влияние остаточных напряжений поверхностного слоя

Влияние остаточных напряжений на износостойкость деталей машин неоднократно изучалось различными исследователями. Во многих случаях результаты этих исследований оказались противоречивыми и вопрос длительное время оставался объяснено различной постановкой задач в указанных исследованиях, разнообразием и несовершенством использованной методики эксперимента и в некоторых случаях различием схем напряженного состояния исследуемых образцов, делающих полученные результаты несопоставимыми. Анализ результатов многочисленных исследований состояния поверхностного слоя и его влияния на износостойкость, проведенных за последние годы, позволяет сделать следующие выводы. При трении деталей в металле поверхностного слоя происходят значительные пластические деформации, вызывающие интенсивный наклеп и большие остаточные напряжения сжатия. В начале процесса трения деталей в их поверхностном слое остаточные напряжения, созданные предшествующей обработкой и являющиеся по свой природе упругими, снимаются под действием протекающих пластических деформаций независимо от их знака. Одновременно в поверхностном слое в результате трения возникают остаточные напряжения сжатия, которые зависят от условий трения и пластических свойств трущихся металлов и не зависят от величины и знака остаточных напряжений, созданных предшествующей обработкой и сохранившихся в поверхностном слое до начала трения. Аналогичные исследования образков, имевших до изнашивания сжимающие остаточные напряжения поверхностного слоя, и образцов, не имевших в поверхностном слое никаких напряжений (образцы после отжига в вакууме), позволили построить график изменения величины и знака остаточных напряжений поверхностного слоя в процессе трения. Это показывает, что в процессе трения в поверхностном слое трущейся детали возникают остаточные напряжения сжатия, не связанные с величиной и знаком остаточных напряжений, имевшихся в поверхностном слое до ее изнашивания. Аналогичный вывод о снятии остаточных напряжений пластической деформацией образца был сделан Г. Бюлером, исследовавшим изменение остаточных напряжений в конструкционной стали при ее пластическом деформировании (растяжении и сжатии). Его исследования показали, что при статическом растяжении и сжатии, созданными удельной нагрузкой 4,9 МПа, остаточные напряжения в образцах из стали, имеющей предел текучести 646—666 МПа, резко снижаются. При удельной нагрузке, превышающей предел текучести, и относительной деформации около 0,2% тангенциальные и осевые остаточные напряжения уменьшаются в 10 —20 раз, т. е. практически снимаются. В процессе трения и изнашивания в металле поверхностного слоя протекает такая интенсивная пластическая деформация, которая не может быть создана никакой механической обработкой. Совершенно естественно, что эта пластическая деформация полностью снимает остаточные напряжения в поверхностном слое, сохранившиеся в нем до изнашивания, поэтому такие напряжения не успевают проявить своего влияния на изнашивание деталей. Результаты экспериментальных исследований показывают, что износостойкость деталей, имеющих остаточные напряжения разных знака и величины, практически одинакова. На основании изложенного можно считать установленным, что остаточные напряжения поверхностного слоя детали, возникающие в процессе ее обработки, не влияют на износостойкость. Этот вывод относится только к остаточным напряжениям поверхностного слоя и нормальным условиям трения-скольжения в режиме окислительного износа. Напряженное состояние всего сечения детали (например, растягивающие внутренние напряжения в стенках втулки, напрессованной на другую деталь, растягивающие внутренние напряжения в упруговыгнутой пластинке или сжимающие напряжения в упруговогнутой пластинке) может оказать свое воздействие на характер и интенсивность износа. Возможным является и влияние напряженного состояния при изнашивании в условиях питтинга, при котором большое значение имеют явления усталости металла. На усталостную прочность деталей оказывают большое воздействие остаточные напряжения. Влияние остаточных напряжений на предел выносливости стали особенно велико, когда разница в прочности стали при растяжении и сжатии большая. Поэтому предел выносливости твердых сталей зависит от величины и знака остаточных напряжений особенно сильно, в то время как у мягких и пластичных сталей эта зависимость проявляется в меньшей степени. Аналогичные соотношения были получены рядом других исследователей. При этом эксперименты проводились при комнатных температурах, поэтому выводы не могут относиться к условиям работы деталей в зоне высоких температур. При нагревании деталей, имеющих в поверхностном слое остаточные напряжения, происходит релаксация напряжений и их влияние на предел выносливости устраняется.

Основные понятия и определения. (Производственный процесс, техническая и технологическая подготовка производства, календарное планирование, рабочее место, технологическая и вспомогательная операция, переход, проход, рабочий ход, установ, позиция, вспомогательный ход, прием).

Для превращения предметов природы в полезное изделие служит производственный процесс. Производственный процесс включает в себя этапы, которые проходит предмет природы на пути превращения в изделие. Так, например железная руда добывается в шахтах, транспортируется на металлургические заводы, в процессе плавки превращается в металл, затем поступает на машиностроительные заводы и после различного рода обработки (со снятием и без снятия стружки) превращается в детали. Из деталей при помощи сборки и последующей отделки получается готовое изделие.

Производственный процесс представляет собой совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

В состав производственного процесса включаются все действия по изготовлению и сборке продукции, контролю ее качества, хранению и применения на всех стадиях изготовления, организации снабжения, обслуживания рабочих мест и участков, управление всеми звеньями производства, а также работы по технической подготовке производства. Рациональная организация производственного процесса невозможна без проведения тщательной технической подготовке производства.