ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В МАТЕРИАЛЕ ЗАГОТОВОК
Содержание
Виды напряжений. Причины образования напряжений
Три рода остаточных напряжений
Конструкционные и технологические напряжения
Причины возникновения технологических напряжений
Виды остаточных напряжений
Знак остаточных напряжений
Способы снижения остаточных напряжений
Способы снижения остаточных напряжений
Способы снижения остаточных напряжений
Способы снижения остаточных напряжений
Способы снижения остаточных напряжений
Способы снижения остаточных напряжений
Способы снижения остаточных напряжений
Способы снижения остаточных напряжений
Способы снижения остаточных напряжений
Способы снижения остаточных напряжений
Холодная правка заготовок
Схема правки с приложением сосредоточенной силы
457.25K
Category: industryindustry

Остаточные напряжения в материале заготовок

1. ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В МАТЕРИАЛЕ ЗАГОТОВОК

Технология машиностроения
Лекция 6

2. Содержание

1. Виды напряжений. Причины
образования напряжений
2. Способы снижения остаточных
напряжений
3. Холодная правка заготовок
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
2

3. Виды напряжений. Причины образования напряжений

Остаточными (или собственными) называют
напряжения, которые существуют в
заготовке или готовой детали при отсутствии
внешних нагрузок.
Остаточные напряжения полностью
уравновешиваются, и их действие внешне не
проявляется.
С нарушением равновесия, вызываемым
механической или термической обработкой,
заготовка начинает деформироваться до тех
пор, пока перегруппировка напряжений не
приведет к новому равновесному состоянию.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
3

4. Три рода остаточных напряжений

Различают три рода остаточных напряжений:
напряжения первого рода уравновешиваются
в пределах больших объемов материала,
соизмеримых с размерами обрабатываемых
заготовок;
напряжения второго рода образуются в
микроскопических объемах, соизмеримых с
размерами зерен и кристаллитов;
напряжения третьего рода
уравновешиваются в пределах нескольких
ячеек кристаллической решетки вещества.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
4

5. Конструкционные и технологические напряжения

В зависимости от причины образования
остаточные напряжения делят на
конструкционные;
технологические.
Конструкционные напряжения возникают
в процессе эксплуатации изделия.
Технологические напряжения возникают
в деталях при их изготовлении.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
5

6. Причины возникновения технологических напряжений

Основные причины возникновения
технологических напряжений:
объемные изменения вследствие
неравномерного нагрева или охлаждения
заготовки;
фазовые или структурные превращения
металла при нагреве и охлаждении;
пластическая деформация поверхностного
слоя при наклепе.
Одновременное действие двух или трех
причин приводит к весьма сложным эпюрам
распределения остаточных напряжений по
сечениям детали.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
6

7. Виды остаточных напряжений

В зависимости от применяемого
технологического метода различают
остаточные напряжения:
литейные;
ковочные;
термические;
сварочные;
от холодной обработки давлением;
от обработки металлов резанием;
от нанесения электролитических
покрытий.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
7

8. Знак остаточных напряжений

Остаточные напряжения, как
правило, по знаку противоположны
нагрузкам их вызывающим.
Например, после растяжения
стержня, в нем остаются
напряжения сжатия.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
8

9. Способы снижения остаточных напряжений

Причины возникновения литейных напряжений:
неравномерная усадка отливки;
фазовые превращения материала.
Методы уменьшения литейных напряжений:
правильное конструирование отливок;
медленное остывание;
разрушение формы после затвердевания
отливки до окончательного охлаждения;
естественное старение;
искусственное старение;
дробеструйная обработка.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
9

10. Способы снижения остаточных напряжений

Естественное старение заключается в
длительном хранении (вылеживании)
заготовок на воздухе.
Продолжительность вылеживания
составляет нередко 6—12 месяцев.
Естественное старение обычно
производят после предварительной
обработки (обдирки) отливки.
Достоинство – прочность материала не
снижается
Недостаток — длительность процесса и
неполное снятие напряжений.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
10

11. Способы снижения остаточных напряжений

Термическая обработка (искусственное старение)
целесообразна для снятия остаточных напряжений в
мелких и средних отливках. Недостаток ее – снижение
прочности материала вследствие роста зерна.
Температура, °С
В печи
На воздухе
500
1…6 часов
250
500…600 °С
11.01.2019
4
8
Лекция 6
Коккарева Е.С.
12
Время, ч
11

12. Способы снижения остаточных напряжений

а
б
Остаточные напряжения при естественном (а) и
искусственном (б) старении
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
12

13. Способы снижения остаточных напряжений

Ковочные напряжения возникают в
заготовках, получаемых ковкой и горячей
штамповкой, из-за их неравномерного
охлаждения.
Ковочные напряжения влияют на
деформацию маложестких заготовок
(длинные валики, коленчатые валы и
т.п.).
Для снятия остаточных напряжений в
поковках и штампованных заготовках
применяют отжиг.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
13

14. Способы снижения остаточных напряжений

Термические напряжения являются
следствием неравномерности нагрева и
охлаждения деталей, а также результатом
структурных изменений их материала.
Термические напряжения вызывают
коробление деталей, могут вызывать
трещины.
Для снижения термических напряжений
необходимо строго соблюдать режимы
обработки;
необходимо применять отпуск;
можно наносить защитные обмазки.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
14

15. Способы снижения остаточных напряжений

Сварочные напряжения возникают в
результате неравномерного нагрева и
остывания металла в процессе сварки.
При остывании в наплавленном слое
возникают остаточные напряжения
растяжения.
Величина этих напряжений иногда достигает
предела текучести металла.
При сварке заготовок из низкоуглеродистых
сталей возникают в основном остаточные
напряжения первого рода, а при сварке
заготовок из закаливающихся сталей —
напряжения всех трех родов.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
15

16. Способы снижения остаточных напряжений

Для снижения сварочных напряжений
необходимо правильно конструировать
изделие;
необходимо строго соблюдать режимы
сварки;
необходимо соблюдать
последовательность наложения швов;
можно применять термическую обработку
(высокотемпературный отпуск).
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
16

17. Способы снижения остаточных напряжений

Напряжения от наклепа возникают
при холодной обработке металла
методом пластической деформации:
прокаткой;
волочением;
обработкой резанием.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
17

18. Способы снижения остаточных напряжений

Остаточные напряжения в заготовке из проката
а – эпюра напряжений; б – пример влияния напряжений
Особенность механической обработки проката:
при точении недостаточно точно зацентрованной
заготовки, готовая деталь заметно искривляется.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
18

19. Холодная правка заготовок

Холодная правка основана на
пластическом изгибе.
Холодную правку применяют для
устранения искривления заготовок и
готовых деталей.
Правка до обработки уменьшает
снимаемые припуски и сокращает время
обработки.
Холодной правке подвергают гладкие и
ступенчатые валы, шатуны, коленчатые и
распределительные валы двигателей,
планки, пластины и другие детали.
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
19

20. Схема правки с приложением сосредоточенной силы

а – упругая деформация
заготовки;
б - пластическая
деформация заготовки;
в – заготовка после снятия
силы;
г – заготовка после
повторной обработки
резанием
11.01.2019
Лекция 6
Коккарева Е.С.
20
English     Русский Rules