6. Область применения ппд

Основные детали можно сгруппировать следующим образом:

- детали, работающие в условиях знакопеременных нагрузок, вызывающих усталостные разрушения (торсионы, силовые болты, балансиры, вилки, лопатки, коленчатые и кулачковые валы, крыльчатки, шатуны, шестерни, лонжероны, лопасти, пружины, полуоси, диски);

- детали, работающие в условиях высоких скоростей относительно перемещения и больших давлений с минимальными зазорами при обедненном смазочном материале, что приводит к схватыванию металла (распределители, поршни, шатуны со сферическими головками, поршневые кольца, золотники, плунжеры, шпиндели);

- детали, работающие в условиях абразивного изнашивания (пальцы трака, диффузоры, крыльчатки, тормозные диски и барабаны, колеса, опорные ролики, рабочие детали сельскохозяйственных, землеройных и других машин);

- детали, работающие в условиях окислительного изнашивания (шейки коленчатых валов, цилиндры, подшипники скольжения);

- детали манжетных уплотнений, к герметич ности и износостойкости которых предъявляются высокие требования (валы, втулки, оси, штоки);

- детали, контактирующие с газовым потоком, имеющим высокие скорость, температуру и давление (трубы, раструбы, лопатки и диски турбин, камеры);

- детали, работающие в условиях контактно-усталостных напряжений (беговые дорожки подшипников, цапфы шестерен, опорные шейки, крестовины, поворотные кулаки);

- детали инструментального производства, работающие в тяжелых условиях трения скольжения (валки холодной прокатки, пуансоны, матрицы, протяжки).

7. Понятие о поверхностном слое

Поверхностный слой – наружный слой металла, имеющий макро- и

микроотклонения от идеальной геометрической формы, отличающиеся от основного материала структурой, фазовым и химическим составом.

В условиях эксплуатации поверхностный слой детали подвергается наиболее сильному физико-химическому воздействию, появляются разрушения, развивающиеся вначале на поверхности.

Реальная поверхность физического тела несовершенна. Различают следующие геометрические отклонения поверхностей в зависимости от отношения шага S к высоте неровностей Rz:

S/Rz < 50 — шероховатость поверхности,

S/Rz = 50 ... 1000 — волнистость поверхности

S/Rz > 1000 — макроотклонения или отклонения от правильной геометрической формы (конусность, овальность, вогнутость и др.).

Дефекты поверхности — это отдельные неровности, совокупность неровностей или участки поверхности, размеры которых существенно отличаются от параметров шероховатости и волнистости (риски, царапины, вмятины, раковины, поры, сколы, выкрашивания, трещины, задиры, заусенцы и др.).

Шероховатость поверхности регламентируется ГОСТ 2789—73. Предусмотрено нормирование шероховатости по высоте (Rz, Ra, Rmax) и по параметрам, характеризующим форму, расположение и направление микронеровностей в пределах базовой длины — среднему шагу неровностей Sm, среднему шагу неровностей по вершинам S и относительной опорной длине профиля tp.

Волнистость может образоваться на поверхности детали при ее изготовлении в результате вибраций системы станок — приспособление — инструмент — заготовка. Различают волнистость поперечную — с расположением волн перпендикулярно к движению режущего инструмента и продольную — с расположением волн в направлении движения инструмента.

Волнистость поверхности до настоящего времени не стандартизирована и при ее назначении руководствуются отраслевыми нормалями или рекомендациями СЭВ, которые для оценки волнистости поверхности устанавливают три параметра:

высоту волнистости Wx,

наибольшую высоту волнистости Wmax,

средний шаг волнистости Sw.

Поверхность детали обладает повышенной химической активностью и адсорбирует атомы элементов окружающей среды как при обработке, так и при эксплуатации.

Физико-механические свойства поверхностного слоя (упрочнение, остаточные напряжения, структурно-фазовое состояние и химсостав) изменяются при изготовлении деталей, а затем — во время эксплуатации под действием силовых, температурных и других факторов.

Упрочнение, параметры:

степень, глубина и градиент.

Эти параметры характеризуют деформационное упрочнение поверхностного слоя.

Пластическое деформирование может быть охарактеризовано степенью пластической деформации по глубине поверхностного слоя и микродеформацией решетки.

Напряженное состояние поверхностного слоя характеризуется остаточными напряжениями, глубинами их залегания.

Напряжения по протяженности их силового поля:

• напряжения I poдa (макронапряжения) охватывают макрообъемы, соизмеримые с размерами детали; Макронапряжения в детали возникают в результате воздействия различных технологических процессов при ее изготовлении.

• напряжения II рода (микронапряжения) распространяются в микрообъемах (отдельных зернах, блоках и их группах); Остаточные поверхностные микронапряжения обусловлены наличием в поверхностном слое дислокаций, а также в результате взаимодействия зерен между собой.

• напряжения III рода локализуются в субмикрообъемах, линейный размер которых соизмерим по величине с межатомным расстоянием.

Для оценки структурно-фазового состояния поверхностного слоя деталей машин могут быть использованы следующие параметры:

• размер, форма и распределение зерен по слою и их кристаллографическая ориентация;

• размер и форма блоков;

• угол разориентации блоков;

• размер областей когерентного рассеивания;

• среднее квадратическое смещение атомов из узлов решетки, вызванное тепловыми колебаниями

• статические искажения;

• плотность дислокаций.

Химический состав поверхностного слоя деталей может значительно отличаться от химсостава материала. Это отличие объясняется адсорбцией и абсорбцией химических элементов окружающей среды в поверхность детали.

Для оценки химического состава поверхностного слоя деталей могут

быть использованы параметры:

• профиль концентрации элементов в поверхностном слое;

• концентрация элементов в фазах.