В поверхностном слое детали от условий обработки

Остаточными напряжениями называют напряжения в поверхностном слое деталей, которые существуют при отсутствии каких-либо внешних воздействий, например температурных или силовых.

Механизм образования. Вследствие взаимодействия задней поверхности инструмента с обработанной поверхностью в поверхностных слоях последней возникает пластическая деформация, а ниже – упругая деформация растяжения. По мере движения лезвия и снятия нагрузки упруго-растянутые слои стремятся возвратиться в исходное состояние, но этому препятствуют пластически деформированные верхние слои. В результате внутренние области оказываются частично растянутыми, а в поверхностных слоях возникают остаточные напряжения сжатия.

Остаточные напряжения могут возникнуть в связи с локальным нагревом поверхности обрабатываемой детали. Под действием теплового фактора поверхностные слои стремятся удлиниться, но этому препятствуют более холодные, расположенные в глубине металла, и в поверхностном слое возникают напряжения сжатия. При охлаждении наблюдается обратная картина с образованием растягивающих напряжений.

Результирующую эпюру напряжений следует рассматривать как результат одновременного действия силового и теплового фактора.

При обработке резанием металлов, склонных к фазовым превращениям, нагрев в зоне резания может вызывать структурные превращения, связанные, как известно, с объемными изменениями кристаллической решетки металла. Поэтому в слоях со структурой, имеющей большой удельный объем, развиваются напряжения сжатия, а в слоях со структурой меньшего удельного объема - остаточные напряжения растяжения.

В зависимости от вида и режимов обработки в зоне резания возникает различное количество теплоты и напряженность силового поля, в результате чего изменяется уровень и знак остаточных напряжений в поверхностном слое (рисунок 7).

Зависимость остаточных напряжений от условий обработки.

При переходе от положительных передних углов к отрицательным растягивающие напряжения резко уменьшаются, но одновременно увеличивается глубина их залегания.

Поэтому остаточные напряжения зависят от конкретных условий процесса обработки. Последние должны быть такими, чтобы обеспечить благоприятные остаточные напряжения, повышающие эксплуатационные характеристики деталей.