|
В технологии производства предварительно заготовки деталей могут подвергаться термообработке, разным видам механообработки. После термообработки остаточные явления в поверхностных слоях могут быть в виде окисления, обезуглероживания (при недостаточном раскислении соляных ванн) и науглероживания (в результате значительного повышения температуры отжига). В зависимости от методов и режимов металлообработки, состояния инструмента, типа и способа охлаждения, физико-механических свойств обрабатываемого металла и ряда других причин доминирующим может быть силовой фактор, и тогда на поверхности возникают ОН сжатия, или тепловой, под воздействием которого на поверхности возникают ОН растяжения [10, 25]. Фазовые превращения усложняют этот процесс, так как вызываемое ими изменение кристаллической структуры металла приводит к созданию дополнительных ОН того или иного знака [3, 10, 26]. Например, при токарной обработке, как правило, образуются сжимающие напряжения. Однако однозначность ОН при этом не гарантирована, так как с увеличением износа инструмента, скорости резания и изменением режима охлаждения может наблюдаться тенденция к появлению и росту растягивающих напряжений, что связано с возрастающим действием теплового фактора [2, 10]. К тому же на этот процесс могут оказать воздействие фазовые изменения (например, при прижоге). При скоростном резании с большими отрицательными углами у сталей, хорошо воспринимающих закалку, в поверхностном слое наблюдается переход аустенита в мартенсит. Такой переход, сопровождающийся увеличением объема кристаллической решетки, способствует образовании сжимающих ОН и может компенсировать влияние теплового фактора [2, 3, 10]. На стадии финишной технологии металлообработки часто деталь подвергается упрочняющим операциям. Так, возникающие при некоторых видах обработки поверхностным пластическим деформированием напряжения способствует повышению малоцикловой выносливости конструкционных 10 |
ВВЕДЕНИЕ Повышение _технического уровня и эффективности производства машиностроительной отрасли, создание и освоение ресурсосберегающих технологии с улучшением качества продукции определяют устойчивый интерес к проблеме управления остаточными напряжениями (ОН), существенно влияющими на технологические и эксплуатационные свойства металлоизделий. Особое значение приобретает проблема ОН в деталях и узлах ответственного назначения, изготовленных из высокопрочных сталей, условия эксплуатации которых предполагают воздействие существенных механических нагрузок и коррозионно-активных сред. ) Существенную роль ОН играют в технологии производства боеприпасов. Отличительной особенностью таких изделий является то, что они одноразового пользования и запас прочности у них отсутствует. Это обосновывает выбор сталей при их производстве с незначительными запасами прочности. К таким материалам •относятся безуглеродистые мартенситностареющие высокопрочные стали. Положительное влияние на эксплуатационные и ресурсные характеристики металлоизделий оказывают сжимающие ОН: так, возникающие при некоторых видах обработки поверхностным пластическим деформированием (1111Д) напряжения способствуют повышению малоцикловой выносливости конструкционных сталей, износостойкости и сопротивления коррозионной усталости. Сжимающие ОН существенную роль играют в технологии производства и в эксплуатации высокопрочных валов, таких как торсионные валы системы подрессоривания гусеничных машин или стоек шасси летательных аппаратов, работающих в тяжелых условиях циклического и повторно-статического нагруженения. Это обосновывает выбор вида сталей при их производстве с высоким уровнем прочностных и пластических свойств; К таким материалам относятся среднеуглеродистые легированные стали. В этой связи, одной из ключевых задач становится обеспечение неразрушающего контроля (НК) уровня напряженного состояния как на этапе разработки и исследования технологии, так и в процессе производства и эксплуатации таких изделий. ч Наиболее целесообразное решение этой задачи связано с развитием новых методов НК, таких как метод эффекта Баркгаузена (магнитных шумов (МШ)), внедрению в производство которого автор посвятил более 20 лет работы. Однако, широкое применение этого метода сдерживается неоднозначностью зависимости известных информативных параметров от уровня микрои макронапряжений, отсутствием данных об исследованиях новых конструкционных материалов, в частности, высоколегированных мартенситностареющих и углеродистых сталей, недостатком опыта промышленного использования этого метода в комплексе проблем 6 толщине детали, а величина и знак напряжений на ее поверхности, поскольку именно в поверхностных слоях сосредотачиваются микродефекты, которые становятся очагами разрушения практически при всех видах нагружения [12]. Положительное влияние на эксплуатационные и ресурсные характеристики металлоизделий оказывают сжимание ОН: так, возникающие при некоторых видах обработки поверхностным пластическим деформированием напряжения способствуют повышению малоцикловой выносливости конструкционных сталей в 3 -т8 раз, износостойкости в 1,5-г 2,5 раза, сопротивления коррозионной усталости в 1,5 -ь2 раза [1, 29]. Сжимающие ОН существенную роль играют в технологии производства и в эксплуатации высокопрочных валов, т.к. торсионные валы системы подрессоривания гусеничных машин или стоек шасси летательных аппаратов, работающих в тяжелых условиях циклического и повторностатического нагруженения. Это обосновывает выбор вида сталей при их производстве с высоким уровнем прочностных и пластических свойствами. К таким материалам относятся среднеуглеродистые легированные стали 45ХНМФА, 30 ХГСН 2А. Эффективным методом повышения усталостной прочности при изготовлении и ремонте изделий из этих сталей является применение технологических операций, приводящих к пластическому деформированию поверхностных слоев металла. К последним относятся различные статические и динамические методы поверхностного пластического деформирования (IЩД): обработка дробью, виброобработка, обкатывание и раскатывание шариками и роликами, алмазное выглаживание и пр. Достижение требуемых эксплуатационных свойств изделий определяется выбором оптимального режима ППД для каждой конкретной структуры стали, с учетом формы изделия и характера эксплуатационного нагружения [3, 29, 142]. Вместе с тем, статические данные свидетельствуют, что факт проведения ППД не является гарантией достижения ожидаемой долговечности [1, 28]. Поэтому необходимость оценки фактического состояния металла не только при изготовлении изделий, но и в процессе эксплуатации является важной и актуальной задачей [17]. Среди других механических способов воздействия на ОН, в которых реализуются малые пластические деформации, широкое распространение получили правка растяжением и кручением, обработка редуцированиемпроцесс формообразования путем пластического деформирования металла [28]. Связывающим воедино всю систему управления ОН звеном, является проблема контроля ОН, по результатам которого проводится корректировка технологии изготовления изделия на этапе ее разработки, отбраковка изделий с недопустимым уровнем напряжений в процессе производства, диагностика состояния металлоконструкций в процессе их эксплуатации и хранения. 16 |