Остаточные напряжения при резании металлов
Обработка резанием сопровождается деформацией поверхностных слоев деталей. Деформированные слои упрочняются, и поэтому они тверже исходного материала. Различные материалы по-разному упрочняются (наклёпываются). Особо сильное упрочнение наблюдается при обработке жаропрочных сплавов.
Вследствие упрочнения в тонких поверхностных слоях возникают так называемые остаточные напряжения. В зависимости от вида деформации (метода обработки), режима резания, геометрии инструмента остаточные напряжения могут быть как растягивающие, так и сжимающие. Остаточные напряжения, кроме прочих факторов, оказывают влияние на усталостную прочность деталей, значительно снижая ресурс работы агрегатов. Все это приобретает особо важное значение для деталей; работающих со знакопеременными нагрузками. Сказанное относится в первую очередь к таким деталям, как лопатки газовых и паровых турбин, лопатки компрессоров и турбин авиационных двигателей.
На усталостную прочность влияет знак остаточных напряжений. Как правило, сжимающие остаточные напряжения увеличивают ресурс работы агрегата, растягивающие, наоборот, уменьшают. Это вызывается следующими обстоятельствами.
Если на поверхности детали действуют остаточные напряжения растяжения, то в условиях знакопеременных нагрузок на одной стороне остаточные напряжения будут суммироваться с рабочими напряжениями, а с другой - уменьшаться на ту же величину. Затем картина изменится. Это будет повторяться каждый цикл.
Остаточные напряжения, если не принять соответствующих мер, могут достигать больших величин - до 800-1000 Н/мм2. Однако даже при значительно меньших величинах, когда они суммируются с рабочими напряжениями, возникающими в результате действия сил инерции, изгиба и пр. при многократном повторении, усталостная прочность снижается.
При работе деталей с остаточными напряжениями сжатия на одной стороне в течение первого полуцикла за счет рабочих напряжений имеет место разгрузка, а на другой - увеличение сжимающих напряжений. Во втором полуцикле картина изменится на обратную. Опытами установлено, что увеличение сжимающих остаточных напряжений в известных пределах полезно, так как приводит повышению предела усталости.
Остаточные напряжения оказывают влияние не только на служебные свойства деталей, но в известной мере усложняют технологический процесс механической обработки.
При изготовлении лопаток реактивных двигателей корыто (внутренняя поверхность) и спинка (наружная поверхность) в ряде случаев обрабатываются различными методами. Корыто - цилиндрическими фрезами, а спинка - точением. При фрезеровании цилиндрическими фрезами, как это будет показано в дальнейшем, развиваются чаще всего сжимающие остаточные напряжения, а при точении - растягивающие.
Лопатки турбины представляют собой поверхность сложной формы с относительно небольшими толщинами. Поэтому развивающиеся в процессе обработки остаточные напряжения различных знаков на спинке и корыте приводят к значительному короблению.
Это коробление усложняет окончательные чистовые операции, так как приходится на эти операции оставлять большие припуски.
Дата добавления: 2015-01-18 | Просмотры: 1069 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|