6.7. Пример расчета параметров упрочнения шариковым инструментом

Дано D₀=110мм

δ _Т для ст.45-36 кг/мм²=333Н/мм²

1) Определяем оптимальное усилие Р_В(Н):

,

.

2) Определяем пределы наклепанного слоя h_Н

,

где R_d=55мм,

.

3) Усилие, обеспечивающее получение наклепанного слоя глубиной 1,3мм определяется по формуле:

,

где m- поправочный коэффициент, учитывающий кривизну контактирующих поверхностей.

, R = ∞,

Тогда

Расчет параметров упрочнения шариковым инструментом следует проводить в соответствии с вариантом (табл.6.1).

Таблица 6.1

Варианты заданий

№ варианта	Значение
1	30
2	40
3	50
4	60
5	70
6	80
7	90
8	120
9	130
10	140

6.8. Методика определения твердости

Под твердостью понимают способность металла оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела определенной формы и размеров.

Обозначение твердости и ее размерность для одного и того же металла могут быть различными и зависят примененного метода измерения.

В заводской практике наибольшее распространение получили методы измерения твердости по методу Бринеля, Роквела, по алмазной пирамиде и методу ударного отскока. Реже применяют способ определения твердости по Виккерсу (рис. 6.3). Между показателями твердости и пределом прочности (временным сопротивлением при разрыве) существуют более или менее определенные соотношения. Так, приближенно отношения δ_В к НВ составляют:

Для сталей 0,32-0,35

Стального литья 0,3-0,4

Меди …………………………………………………0,34-0,4

Латуни………………………………………………..0,4-0,5

Алюминия……………………………………………0,35-0,4

Дюралюминия………………………………………..0,36-0,37

6.3. Способ определения твердости по Виккерсу

По этому способу твердость определяется вдавливании четырехгранной алмазной пирамиды 1 с углом при вершине 136°. Отпечаток 2 имеет форму квадрата. О величине твердости cудят по длине диагонали этого отпечатка (имеются специальные переводные таблице).

Прибор для испытания твердости по этому методу позволяет регулировать величину нагрузки в зависимости от свойства и и толщины испытываемого металла. Этот метод применяется для испытания твердых металлов, деталей весьма малых сечений и тонких наружных слоев – азотированных, цементированных и пр.

Способ Роквелла (рис. 6.4)

Рис. 6.4. Способ определения твердости по Роквеллу

В этом случае измеряется не поверхность а глубина отпечатка, полученного при вдавливании поверхность испытываемого материала стального закаленного шарика диаметром 1,6 мм ; или алмазного конуса с углом при вершине 120°. Число твердости представляет величину, обратную глубине вдавливания.

Перед испытанием на изделии 3 абразивной шкуркой зачитается площадка, затем изделие останавливается на предметный столик 4. и с помощью маховичка подводится к оправке 2 с шариком или алмазным конусом. Поворотом рукоятки сообщается давление.

Число твердости по Роквеллу отсчитывается по стрелочному индикатору 1 который имеет три шкалы: А - для определения твердости весьма твердых металлов с помощью алмазного конуса (обозначается HRA); В - для определения твердости мягких металлов с помощью шарика (обозначается HRB);С - для определения твердости закаленных сталей и других твердых металлов с помощью алмазного конуса(обозначается HRC)

Способ определения твердости по Шору

Рис. 6.5. Способ определения твердости по Шору

На поверхность испытываемого изделия 1 с некоторой высоты падает стальной блок 3 с вделанным в него алмазным наконечником. Боек ударяется об изделие и отскакивает от него. О величине твердости судят по высоте отскакивании бойка. Чем выше поднимается боек, тем больше твердость испытываемого материала.

Для отсчета высоты отскакивания боек помещен в стеклянную трубку 2 на наружной поверхности, которой нанесены деления.

Приведенный метод испытания применяется в тех случаях, когда требуется определить твердость закаленного металла без какого-либо следа от замера. Он применяется также для определения твердости закаленных деталей крупных размеров. Перевод значений твердости разными методами представлен в табл. 6.1.

Таблица 6.1.

Перевод значений твердости

Способ определения твердости
по Бринелю		по Роквелу			по Викерсу	по Шору	по Бринелю		по Роквелу			по Викерсу	по Шору
диаметр отпечатка, в мм	НВ при шарике диаметром 10 мм и нагрузке 3000 кГ	шкалы					диаметр отпечатка, в мм	НВ при шарике диаметром 10 мм и нагрузке 3000 кГ	шкалы
		С	А	В					С	А	В
2,20	782	72	89	-	1220	107	4,00	228	22	62	98	246	33
2,25	744	69	87	-	1114	100	4,05	223	21	61	97	240	33
2,30	713	67	85	-	1021	96	4,10	217	20	61	97	236	32
2,35	683	65	84	-	820	92	4,15	212	-	60	96	213	31
2,40	652	63	83	-	763	88	4,20	207	-	60	95	209	30
2,45	627	61	82	-	715	85	4,25	202	-	59	94	201	30
2,50	600	59	81	-	675	81	4,30	196	-	58	93	197	29
2,55	578	58	80	-	655	78	4,35	192	-	58	92	190	29
2,60	555	56	79	-	617	75	4,40	187	-	57	91	186	28
2,65	532	54	78	-	580	72	4,45	183	-	56	89	183	28
2,70	512	52	77	-	545	70	4,50	179	-	56	88	177	27
2,75	495	51	77	-	528	68	4,55	174	-	55	87	174	27
2,80	477	49	76	-	493	66	4,60	170	-	-	86	170	26
2,85	460	48	75	-	185	64	4,65	166	-	-	85	166	26
2,90	444	47	74	-	471	64	4,70	163	-	-	84	163	25
2,95	429	45	73	-	446	59	4,75	159	-	-	83	159	25
3,0	415	44	73	-	435	57	4,80	156	-	-	82	156	24
3,05	402	43	72	-	423	55	4,85	153	-	-	81	153	24
3,10	387	41	71	-	401	53	4,90	149	-	-	80	149	23
3,15	375	40	71	-	393	52	5,0	146	-	-	79	146	23
3,20	364	39	70	-	380	50	5,05	143	-	-	78	143	22
3,25	351	68	69	-	373	49	5,10	140	-	-	77	140	21
3,30	340	37	69	-	362	47	5,15	137	-	-	75	137	21
3,35	332	36	68	-	353	46	5,20	134	-	-	74	134	19
3,40	321	35	68	-	340	45	5,25	131	-	-	73	131	19
3,45	311	34	67	-	334	44	5,30	128	-	-	72	128	19
3,50	302	33	67	-	325	42	5,35	126	-	-	71	126	19
3,55	293	31	66	-	311	41	5,40	124	-	-	77	124	19
3,60	286	30	66	-	301	40	5,45	121	-	-	68	121	19
3,65	277	29	65	-	393	39	5,50	118	-	-	67	118	19
3,70	269	28	65	-	285	38	5,55	116	-	-	65	116	19
3,75	262	27	64	-	278	37	5,60	114	-	-	64	114	18
3,80	255	26	64	-	271	36	5,65	112	-	-	63	112	18
3,85	248	25	63	-	264	36	5,70	109	-	-	61	109	18
3,90	241	24	63	-	257	35	5,75	107	-	-	60	107	18
3,95	235	23	62	-	250	34	5,80	105	-	-	58	105	18

После снятия нагрузки на поверхности изделия остается отпечаток от внедрения стального шарика. Чем тверже металл испытываемой детали, тем больше его сопротивление внедрению шарика и тем меньше диаметр отпечатка. Диаметры отпечатков измеряются с помощью пятикратной лупы со шкалой, имеющей деления через каждые 0,05 мм.

Число твердости, обозначаемое НВ, получается делением нагрузки Р(в кГ, или Н ) на величину поверхности отпечатка F мм.

,кГ/мм² или Н/мм² .

6.9. Содержание отчета

1. Расчет процесса обкатки деталей.

2. Общие характеристики методов определения твердости и их оценка: достоинства и недостатки.

3. Выводы и заключение о целесообразности и преимуществах поверхностно-пластической деформации.

Лабораторная работа № 7

УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ДРОБЕСТРУЙНЫМ СПОСОБОМ

Цель работы: Изучить оборудование, режимы и методику упрочнения деталей методом дробеструйного наклепа.

7.1. Способы упрочнения деталей методом поверхностного

пластического деформирования

Надежность и ресурс деталей машин в основном определяется качественным состоянием их поверхностного слоя, являющимся носителем конструктивных, технологических и эксплуатационных концентраторов напряжений, величина и характер которых представляют усталостное разрушение конструкции в эксплуатации.

Наиболее существенным, с точки зрения эксшгуатации, свойствами поверхностного слоя деталей являются шероховатость, твердость и уровень остаточных напряжений.

Требуемые параметры качества поверхности и практически все эксплуатационные свойства деталей машин могут быть обеспечены процессами упрочнения их методом поверхностно-пластического деформирования, максимально проявляющими потенциальные возможности материала. В результате в зависимости от функционального назначения и условий эксплуатации деталей повышается их усталостная и контактная прочность, износостойкость сопротивление коррозии, гидроплотности и маслоудерживающей способности.

Рис. 7.1. Классификация способов упрочнения методом ППД

К динамическим относятся процессы, упрочняющие методом ППД. Метод применяют для упрочнения крупногабаритных деталей и узлов, в том числе лонжеронов, лопасти силовых гребных и воздушных винтов, работающих в условиях знакопеременных нагрузок. Процесс выполняется «ударными» способами с применением деформирующих элементов в виде сыпучего рабочего тела (дробь стальная, стеклянная, абразив...) и специализированного упрочняющего оборудования. К комбинированным относятся комплексные процессы упрочнения, объединяющие различные методы упрочняющей технологии, такие как химико-термические, термомеханические, гальванические и др. в сочетании со статическими или динамическими способами упрочнения металлов методами ППД.