Файл: Контрольная работа по дисциплине Конструкционные и защитноотделочные материалы.rtf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 23
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
Волжский политехнический институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Волгоградский государственный технический университет»
(ВПИ (филиал) ВолгГТУ)
| Факультет | Вечерний факультет |
| Кафедра | СТРОИТЕЛЬСТВО, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ |
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
| По дисциплине: | Конструкционные и защитно-отделочные материалы |
| Тема: | Конструкционные и технологические мероприятия по повышению усталостной прочности деталей машин |
| Студент | Павлов Дмитрий Станиславович |
| | (фамилия, имя, отчество) |
| Группа | ВТСЗ-260 | ||
| Контактный телефон | 8-927-063-23-21 | ||
| Номер зачетной книжки | 20202160 | ||
| Оценка | | |
| | (зачтено/незачтено) | |
| Дата проверки | | |
| Проверил | | | к. т. н., доцент Ушаков Н. А. |
| | (подпись и дата подписания) | | (долж., фамилия и инициалы) |
Волжский 2022 г.
Оглавление
1. Роль сжимающих остаточных напряжений 3-4 стр.
2. Азотирование ……………….4-5 стр.
3. Поверхностная закалка деталей………………………………………..5-8 стр.
4. Цианирование………………………………………………………….8-10 стр.
5. Вальцевание ……………………...10-12 стр.
Список литературы 12 стр.
1. Роль сжимающих остаточных напряжений
Повышение усталостной прочности деталей машин является весьма актуальной проблемой. С целью повышения усталостной прочности применяются различные методы улучшения поверхностного слоя металла. Известно, что эксплуатационные свойства деталей машин определяются значительной степени состоянием сравнительно тонких поверхностных слоев металла.
Следует особо отметить существенную роль сжимающих остаточных напряжений в повышении коррозионно-усталостной прочности деталей (штанг полых и сплошных), упрочненных механической или термической обработкой. Причем благоприятное действие этих напряжений возрастает для деталей, имеющих надрезы закрытые (пустоты, закрытые трещины, включения и т. д.) и открытые (резьбы, проточки, трещины и прочее). При этом надо иметь в виду, что для материалов равнопрочных при растяжении и при сжатии эффективность остаточных напряжений (подразумевается их влияние на усталостную прочность) будет незначительна.
В последнее время процесс цементации используется для повышения усталостной прочности деталей машин.
В промышленности широкое применение получило повышение усталостной прочности деталей, ослабленных концентраторами напряжений, и прессовых соединений методом поверхностной пластической деформации. Опыт применения этого метода при капитальном ремонте крупных газовых компрессоров типа 1 Г-266/320 свидетельствует о его эффективности.
Повышение усталостной прочности может быть достигнуто отделкой поверхностей в зоне конструктивных концентраторов напряжений, вплоть до их полирования созданием на поверхностях деталей в зонах концентрации напряжений остаточных напряжений сжатия. Напряжения сжатия создаются поверхностным наклепом, химико-термической обработкой и поверхностной закалкой детали. Электрохимические покрытия (особенно твердые), сварочно-наплавочные работы, металлизация и напыление неметаллов создают остаточные напряжения растяжения, что снижает усталостную прочность деталей. При выборе способов восстановления деталей, работающих в условиях циклически действующих нагрузок и напряжений, необходимо учитывать это обстоятельство. Кроме того, необходимо иметь также в виду, что практически все виды обработки резанием, особенно шлифование, как правило, тоже создают на поверхности напряжения растяжения.
2. Азотирование
Увеличение интенсивности закалки углеродистой стали увеличивает предел выносливости в 2—3 раза. Однако, наряду с этим, падает вязкость металла, что может на практике привести к разрушению детали. Поэтому для улучшения прочности детали применяют специальные методы обработки—поверхностную закалку, цементацию, азотирование и т. д.,—при
которых сердцевина остается мягкой, что увеличивает ее стойкость против удара. При этом увеличение предела выносливости зависит от толщины слоя, подвергающегося термообработке. Наличие такой корки особенно важно в тех случаях, когда деталь работает на изгиб или скручивание. Для повышения усталостной прочности могут быть использованы лишь те способы, при которых не получается поверхностных трещин или возможна ликвидация этих трещин путем полировки, либо других операций.
В проведенных опытах при отпуске до температуры 300— 400° С твердость значительно снизилась, что может быть использовано во многих случаях эксплуатации деталей подвижного состава для повышения усталостной прочности, если детали выходят из строя по усталостным трещинам или ломаются. При этом имеется возможность обрабатывать детали (хотя и с трудом) режущими инструментами.
Эти данные дают основание считать кратковременное азотирование одним из возможных методов повышения усталостной прочности деталей, находящихся под воздействием атмосферной коррозии. [c.19]
Дробеструйную обработку применяют также для повышения усталостной прочности деталей машин. Дробеструйный наклеп создает упрочненный поверхностный слой, в котором образуются напряжения сжатия, уменьшающие или уничтожающие напряжения растяжения.
Азотирование заключается в насыщении поверхностных слоев стальных деталей азотом, что способствует повышению их твердости, прочности и стойкости против механического и коррозионного износа. Азотированные детали характеризуются повышенной усталостной прочностью, хорошо противостоят знакопеременным нагрузкам.
3. Поверхностная закалка деталей
В последнее время широкое распространение получила поверхностная закалка деталей. Она позволяет добиться высокой твердости, прочности и износоустойчивости поверхностного слоя, а также повышенной усталостной прочности стальных деталей. Отличие ее от обычной объемной закалки состоит в том, что нагревается до температуры закалки и затем быстро охлаждается только поверхность детали на глубину закаливаемого слоя.
В ЛенНИИхиммаше разработан проект реконструкции соединений штоков крупных поршневых компрессоров с целью повышения их надежности. Была поставлена следующая задача при минимальном изменении конфигурации деталей соединений получить более равномерное распределение нагрузки по виткам резьбы и тем самым повысить коэффициенты запаса усталостной прочности соединений.
Поверхностная закалка во всех случаях создает на поверхности деталей значительные сжимающие напряжения, которые приводят к повышению усталостной прочности, снижают коррозионный эффект и значительно понижают чувствительность деталей к концентраторам напряжений.
Шатунные болты изготовляют из высококачественной стали 38Х2МЮА, болты для мелких машин можно изготовлять из стали 45, 40ХН, 20ХНЗА, гайки — из стали 35Х и 35. Для улучшения структуры металла болты подвергают термообработке (закалке с отпуском) до твердости HR 27—34. Посадка болта в корпусе шатуна Н7/g . Гайка должна навертываться от руки с усилием, но без зазора. Забоины и другие дефекты резьбы не допускаются. Для предохранения от механических повреждений шатунные болты с навернутыми гайками следует хранить отдельно от других деталей. В целях повышения усталостной прочности переходные поверхности выполняют с большими радиусами, параметр шероховатости / а.= 1,25 мкм.
Ю. Н. Петров указывает на возможность применения для восстановления изношенных деталей машин электролитических сплавов, считая, что при этом создаются условия получения весьма ценных электролитических покрытий с разносторонними свойствами — высокой твердостью, износостойкостью, повышенной усталостной прочностью и т. д. Он указывает также на возможность при электролитическом осаждении железа применения проточного электролита для крупных деталей сложной конфигурации, по аналогии с электролитическим хромированием и подчеркивает, что значительное увеличение плотности тока приводит к повышению твердости железных осадков с 600 до 800 кПмм .
Герметик ГЭН-150 применяется на железнодорожном транспорте, а также в машиностроении и других отраслях промышленности для защиты сопрягаемых поверхностей от коррозии, фреттинг-коррозии, для повышения усталостной прочности, уменьшения вибрационных воздействий, как прокладочный материал вместо пайки и сварки, для заделки трещин в деталях, склеивания металлов между собой и с другими материалами, покрытия изделий с целью предохранения их от воздействия температуры и агрессивных сред. Он используется также при ремонте локомотивов для восстановления натягов при посадке подшипников качения. Весьма перспективным является применение герметика для защиты от коррозии труб на нефтепромыслах, герметизации литых деталей из алюминиевых и магниевых сплавов. Его прочность незначительно уменьшается после облучения дозой 10 фэр.
Физические основы явлений усталости еще не изучены в достаточной степени. В связи с этим конструктор должен применять проверенные на практике технологические и конструктивные способы повышения усталостной прочности. В ряде случаев возможно снижение циклических нагрузок повышением упругости деталей в направлении действия нагрузок и введением упругих связей между деталями, передающими и воспринимающими нагрузку. Так, если в соединениях, работающих при циклических нагрузках, повысить упругость блоков, то понизится величина действующих на болты сил и сократится интервал между экстремальными значениями нагрузки.
Преждевременное разрушение хромированных стальных деталей, подвергающихся действию высоких знакопеременных нагрузок, препятствует в ряде случаев использованию электролитического хрома для защиты от эрозии или увеличения износостойкости. Поэтому повышение усталостной прочности хромированных деталей является важным вопросом в области хромирования.
Известно, что дизели с неразделенными камерами дают обычно более высокую жесткость сгорания, чем дизели с разделенными камерами, а также с пленочным и объемно-пленочным смесеобразованием. Резкое взрывоподобное сгорание во второй фазе приводит к повышенному выдавливанию масла из зазоров в парах трения ЦПГ и подшипниках коленчатого вала. Кроме того, оно вызывает снижение усталостной прочности деталей и в особенности антифрикционного слоя подшипников коленчатого вала. Совершенно обоснованным следует считать мнение ряда исследователей о том, что высокая жесткость сгорания более опасна, чем его кратковременно действующее максимальное давление.
Помимо общего повышения усталостной прочности наклепанных деталей, дробеструйная обработка сопровождается образованием в поверхностных слоях благоприятных остаточных напряжений сжатия, которые могут достигать 60—70 кг/лш . Однако очень высокие остаточные напряжения сжатия в поверхностных слоях дают высокие растягивающие напряжения в остальной части сечения детали, а это может неблагоприятно сказаться при работе деталей в условиях однородного статического нагружения, например при растяжении тонких деталей. Дробеструйный наклеп дает также повышенную стойкость при коррозийно-усталостных разрушениях.
4. Цианирование
Различают два вида цианирования
а) высокотемпературное с целью повышения твердости, износостойкости и усталостной прочности деталей из конструкционных сталей