МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Метод ППД (поверхностное пластическое деформирование) является одним из распространенных и эффективных способов повышения несущей способности металлических деталей машин. Из практики известно, что внедрение данного метода повышает долговечность деталей, которые эксплуатируются при наличии циклических нагрузок, в условиях повышенного трения, в местах воздействия коррозионных сред, а также деталей, с местами посадок с гарантированным натягом [1].

Следует отдельно отметить особенность состояние отечественного машиностроения для метода ППД - это ориентация на мелкосерийное производство [2].

Методы ППД поверхностных слоев можно подразделить на две группы, имеющих общность основных процессов и воздействий на состояние металла и обрабатываемой поверхности: создание деформационного усилия от инструмента на основе непрерывного контакта с деталью; ударное действие на поверхности рабочих тел или инструмента.

Одним из наиболее важных результатов применения ППД является создание в поверхностном слое металла остаточных напряжений сжатия. Также улучшаются физико-механические свойства поверхностного слоя металла деталей, и изменяется микрорельеф поверхности.

По результатам анализа литературных источников установлено, что ППД вызывает изменения в структуре материала, которые происходят в результате движения, размножения и взаимодействия дефектов кристаллов Можно выделить более десяти механизмов пластической деформации, и их в свою очередь подразделяют на три группы процессов: сдвиговые, диффузионные, периферийные. Можно выделить несколько методов обработки деталей ППД: формообразующие методы, калибрующие методы, сглаживающие методы, упрочняющие методы.

Указанные методы обработки указаны в литературных источниках [2,3], с перечислением возможностей изменения физико-механических свойств материалов, преимуществах и недостатках метода обработки. Обзоры и рекомендации, приведенные в литературе, связаны преимущественно на выявление закономерностей ППД при различных средствах реализации этого вида обработки. Наибольшее распространение получили статические методы ППД, включающие дорнование, выглаживание и обкатывание. Указанный метод предусматривает непрерывное контактное взаимодействие инструмента с заготовкой в процессе их взаимного перемещения. Метод применяют вследствие относительной простоты их применения и стабильности процесса обработки.

Технологические приемы для ПДД зависят от различных факторов, можно выделить следующие: свойства материала упрочняемых деталей, их конфигурация, размеры, режим эксплуатационного нагружения и др. В частности была исследована в ЦНИИТМАШе усталостная прочность валов из сталей 40Х, 40ХН, 40. Наклеп привел к значительному увеличению усталостной прочности указанных валов.

Основные причины повышения износостойкости поверхностей, обработанных ППД [4]:

1. Снижение шероховатости Rz в 5–10 раз и формирование обтекаемой формы микронеровностей.

2. Увеличение твердости поверхности.

3. Формирование в поверхностных слоях остаточных напряжений сжатия.

4. Отсутствие шаржирования.

5. Обеспечение целостности волокон металла.

Установлено также следующее:

1. Износ существенно уменьшается, например, для неметаллических деталей (резиновые кольца и манжеты, работающих в паре с накатанными поверхностями).

2. Уменьшается время приработки поверхностей.