ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
и поверхностной обработки на свойства упругих элементов
Обезуглероженный слой практически всегда присутствует на поверхности рессор и пружин. Он образуется на всех стадиях технологического передела, производимых с нагревом стали (при прокатке, волочении и др.). В соответствии с ГОСТ 14959—79 допускается глубина обезуглероженного слоя для всех сталей 2 % толщины проката (при сечении до 8 мм) и до 1,5 % (при сечении свыше 8 мм); для сталей, легированных кремнием, глубина этого слоя на 0,5 % выше. Нагрев стали для формообразования упругих элементов и их термической обработки вызывает дальнейшее увеличение глубины слоя и степени обезуглероживания (снижение содержания углерода в обезуглероженном слое), особенно на крупных пружинах и рессорах в связи с большой длительностью их нагрева. Поверхностное обезуглероживание ухудшает прочность при статическом и многоцикловом нагружении и релаксационную стойкость, т. е. основные характеристики, определяющие долговечность упругих элементов в эксплуатации. Это ухудшение весьма существенно. В частности, на стали 60С2 с твердостью HRC 45 показано, что при испытании на изгиб с вращением усталостная прочность при глубине обезуглероживания 0,1 мм понизилась в два раза. Отрицательное влияние обезуглероживания на сопротивление многоцикловой усталости связано как с изменением состава и свойств металла в наиболее нагруженных поверхностных слоях, так и с возникновением там остаточных растягивающих напряжений, облегчающих распространение усталостной трещины. Знак и величина остаточных напряжений в поверхностном слое оказывают большое влияние на усталостную прочность материала, при этом сжимающие напряжения препятствуют зарождению и распространению усталостной трещины и приводят к значительному повышению циклической прочности; растягивающие напряжения снижают усталостную прочность. Обезуглероженный слой может оказать и положительное действие, несколько повышая сопротивление стали коррозионному разрушению, сопротивление разрушению при ударных нагрузках, малоцикловой усталости, особенно при наличии на поверхности острых концентраторов напряжений. Однако в связи с неконтролируемостью процессов обезуглероживания, указанное положительное влияние обезуглероженного слоя не удается практически использовать, Установлено, что основное влияние на свойства упругих элементов оказывает степень обезуглероживания, характеризуемая содержанием углерода в обезуглероженном слое; глубина слоя с пониженным содержанием углерода влияет в меньшей степени. Мерами уменьшения отрицательных последствий поверхностного обезуглероживания являются использование скоростного нагрева, защитных покрытий, контролируемых и науглероживающих атмосфер, зачистка проката, применение поверхностного упрочнения, особенно поверхностного пластического деформирования (наклепа дробью). Экономически оправдан и другой путь — модификация химического состава стали за счет легирования ее сильными карбидообразующими элементами (например, сталь марки 55С2ГФ для крупных винтовых пружин). За счет связывания углерода в карбиды и уменьшения его диффузионной подвижности возможно уменьшение обезуглероживания на всех стадиях металлургических и машиностроительных переделов. Упругие элементы из сталей общего назначения имеют низкую коррозионную стойкость, что не позволяет использовать их в агрессивных средах. Для предупреждения коррозии, вызывающей снижение механических свойств, широко используют гальванические покрытия металлами (хромирование, кадмирование, цинкование и др.). При их нанесении неизбежно происходит наводороживание и при этом повышается хрупкость пружин. Низкие прочностные свойства осажденных слоев и возникающие при осаждении остаточные растягивающие напряжения в поверхностных слоях также ухудшают свойства пружин. С целью обезводороживания пружины после нанесения гальванических покрытий подвергают низкому отпуску при 150—250°С. Продолжительность выдержки зависит от типа покрытий и составляет от 2 ч (после хромирования) до 12 ч (после кадмирования). Лучше проводить отпуск в вакууме 1,33—0,13 Па. Кроме металлических покрытий используют также оксидирование и фосфатирование. При этом охрупчивания и снижения механических свойств не происходит, однако невысокая коррозионная стойкость обеспечивает эксплуатацию пружин лишь в атмосферных условиях.
7. Контроль качества упругих элементов
Контроль качества наиболее распространенных в технике винтовых цилиндрических пружин включает следующие операции. Наружный осмотр. На поверхности пружин не допускаются трещины, риски, волосовины и другие грубые дефекты. Для контроля ответственных пружин используют магнитную или люминесцентную дефектоскопию. Испытания под рабочей нагрузкой. Определяется высота пружины при минимальной и максимальной рабочих нагрузках. Часто используют обжатие до соприкосновения витков, при этом пружины из патентированной проволоки при первом обжатии дают остаточную деформацию, при последующих обжатиях значительного изменения свободной высоты не наблюдается, пружина становится стабильной. Динамические испытания. Эти испытания выполняют на копрах под ударами свободно падающей бабы. Качество пружин оценивается наружным осмотром и измерением свободной высоты. Испытания длительной нагрузкой (заневоливание). Они характеризуют релаксационную стойкость пружин. Их применяют для особо ответственных пружин, эксплуатируемых при динамических и циклических нагрузках. Заневоливание выполняют путем выдержки пружин в сжатом состоянии в течение определенного времени при комнатной или повышенной температурах. Длительное заневоливание (в течение не менее 12 ч) применяют для пружин, поломка которых может вызвать аварию механизма. При этом испытывают надежность пружины при длительной нагрузке и достигают ограничение релаксации пружины при эксплуатации, т. е. сохранение несущей способности пружины в установленных допусками пределах при заданной ее осадке. При выдержке под нагрузкой в пружине происходит релаксация напряжений, проявляющаяся в осадке пружин; при последующей эксплуатации осадка пружин увеличивается незначительно. Заневоливание обычно проводят при напряжениях на 10 % выше рабочих напряжений в готовой пружине. Для крупных винтовых пружин рекомендуют заневоливание при напряжениях 0,5σ0,2 в течение 20—30 ч. Для менее ответственных пружин (пружины защелок, ручных приводов и т. п.) используют кратковременное заневоливание в течение 2—3 мин. Положительно влияет на качество пружин теплое заневоливание (термофиксация), повышающее предел упругости, релаксационную стойкость и ограниченную выносливость пружин. Теплое заневоливание рекомендуется выполнять в оправках, фиксирующих геометрические размеры пружин. В числе вероятных причин положительного влияния термофиксации называют возникновение благоприятных внутренних напряжений и стабильность субструктуры в связи с образованием атмосфер из внедренных атомов на дефектах кристаллической структуры. В зависимости от типа и условий работы пружин виды и объем испытаний могут различаться. В частности, пружины кручения испытывают с определением угла закручивания и крутящего момента, плоские пружины испытывают на остаточную деформацию при изгибе и т. п.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|