Точність і якість у машинобудуванні

Внаслідок швидкого охолодження після нагрівання в поверхневому шарі утворюється мартенсит. В результаті цього створюються стискаючі залишкові напруги і різко збільшується твердість поверхні, а серцевина деталі залишається м'якою і пластичною. Таке поєднання властивостей серцевини і поверхневого шару різко збільшує витривалість (на 40-100 %) деталей, знижує чутливість до надрізів, підвищує зносостійкість деталей за рахунок високої твердості і відсутності зневуглецювання поверхні.

Хіміко-термічна обробка (ХТО) складається з насичення поверхневого шару деталі різними хімічними елементами і, як правило, супроводжується термічною обробкою. При даній обробці змінюється не тільки будівля (структура), але і хімічний склад поверхневого шару, що дозволяє більш ефективно керувати якістю поверхні, тим самим змінюючи експлуатаційні властивості деталей. В залежності від того, яким хімічним елементом виконується насичення, поверхневий шар деталі здобуває різні властивості: високу твердість, хімічну стійкість і ін. Важливою обставиною є виникнення в ньому після хіміко-термічної обробки залишкових напруг стиску. Найбільш поширеними є такі таки види ХТО.

Цементація -- насичення поверхневого шару вуглецем -- найбільш розповсюджений вид обробки для деталей з маловуглецевих сталей, що містять до 0,3 % вуглецю. Цементація застосовується при виготовленні шестерень, поршневих пальців, колінчастих валів, болтів і багатьох інших деталей. Цементовані поверхні піддають загартуванню.

Азотування -- насичення поверхневого шару деталей азотом для підвищення твердості, зносостійкості, границі витривалості і корозійної стійкості. Зносостійкість азатованих деталей значно вище, ніж зносостійкість цементованих. Азотування застосовується для зміцнення гільз циліндрів, шестерень, колінчастих валів, деталей, що працюють в агресивних середовищах.

Ціанування і нітроцементація -- одночасне насичення поверхні азотом або азотом і вуглецем. Нітроцементація має ряд переваг перед цементацією: більш висока зносостійкість і вище границя витривалості деталей.

Борування - насичення поверхні бором. Застосовується для збільшення зносостійкості і підвищення твердості поверхні, що у борованих деталей не знижується до температури 900 - 950 °С. Таке сполучення властивостей дозволяє, наприклад, збільшити довговічність штампів.

Сульфідування і сульфоціанування - процеси насичення поверхневого шару сіркою або одночасно сіркою, вуглецем і азотом (сульфоціанування). Застосовуються для підвищення зносостійкості тертьових поверхонь у 1,5 -5 разів, збільшуючи властивості проти задирки і опору металів схоплюванню. Застосовуються для обробки валиків, втулок, гайок, поршневих кілець і деяких різальних інструментів -- мітчиків, довбачів і ін.

Останніми роками розвиваються методи комплексного термодифузійного насичення поверхонь деталей одночасно декількома елементами бороалітування, боросилікування, хромоалітування і ін. Останнє, наприклад, підвищило надійність і в декілька разів збільшило довговічність деталей турбін реактивних двигунів за рахунок підвищення жаростійкості в ерозійних умовах.

Наплавлення і напилювання металів з заданими властивостями застосовуються для підвищення твердості, зносостійкості, корозійної стійкості звичайних конструкційних матеріалів. При наплавленні в поверхневому шарі створюються, як правило, розтягуючі залишкові напруги, і межа витривалості деталей може бути знижена.

Електроіскрове легування - процес перенесення матеріалу на оброблювану поверхню іскровим електричним розрядом. З моменту появи цей спосіб привернув увагу технологів у зв'язку з такими специфічними особливостями:

- матеріал анода (легуючий матеріал) може утворювати на поверхні катода (поверхня, що підлягає легуванню) надзвичайно міцно зчеплений з поверхнею шар покриття. У цьому випадку не тільки відсутня границя розділу між нанесеним матеріалом і металом основи, але відбувається навіть дифузія елементів анода в катод;

- - легування можна здійснювати в строго зазначених місцях (радіусом від часток міліметра і більше), не пошкоджуючи при цьому іншу поверхню деталі;

- технологія електроіскрового легування металевих поверхонь дуже проста, а необхідна апаратура малогабаритна і не складна в транспортуванні;

- при електроіскровому легуванні майже цілком відсутній термічний вплив на шари основного металу, розміщені безпосередньо під легованим шаром.

Таким чином, електроіскрове легування дозволяє змінювати в заданому напрямку фізико-хімічні і геометричні характеристики поверхневого шару для додання йому необхідних властивостей: підвищення зносостійкості чи підвищення твердості, підвищення міцності від утомленості, зменшення схильності до схоплювання поверхонь при терті, підвищення корозійної стійкості, жаростійкості, електропровідності й емісійних властивостей.

Технологічні методи підвищення корозійної стійкості поверхонь можуть бути класифіковані за трьома напрямками (рисунок 3.26).

Рисунок 3.26 - Методи підвищення стійкості поверхонь до корозії

Легування матеріалів - додавання в сплави спеціальних елементів, завдяки чому одержують корозійностійкі матеріали. Так, легування сталі хромом (близько 13 %) різко підвищує її електрохімічний потенціал за рахунок утворення на поверхні тонкої захисної плівки окислів. У результаті цього сталі в залежності від складу стають кислотостійкими, стійкими до корозії, жаростійкими (1Х13, Х18Н10 і ін.). Високу стійкість проти газової корозії сталі і деяких сплавів додають хром, алюміній і кремній.

Вибір спеціальних сплавів і умов їх термічної і механічної обробки, при яких не потрібно додаткового захисту від корозії. Наприклад, спеціальним режимом обробки різанням на поверхні сталевої деталі (сталь ЗОХГСА) можна створити структуру «мартенсит особливого роду», що має високу корозійну стійкість, при цьому одночасно підвищується міцність від утомленості і зносостійкість.

Нанесення на поверхні різних покрить (металевих і неметалевих) є найбільш розповсюдженим напрямком і вміщує велику групу методів захисту поверхонь від впливу корозійного середовища (рисунок 3.27).

Розглянуті вище засоби формування поверхневого шару показують, що для відповідальних деталей конструктор повинен зазначати, крім одного чи декількох із шести параметрів шорсткості і напрямків нерівностей поверхні, додаткові вимоги щодо методу її остаточної обробки в залежності від специфіки середовища роботи деталі.

Рисунок 3.27 - Класифікація технологічних методів підвищення корозійної стійкості поверхонь деталей

Призначаючи, наприклад, операцію шліфування чи вимагаючи застосування методів зміцнюючої технології, конструктор тим самим, не нормуючи кількісно фізичні характеристики поверхні, передбачає в першому випадку можливість утворення дефектного шару, що супроводжує процес шліфування, або передбачає в другому випадку зміцнення поверхневого шару з утворенням у ньому наклепу і залишкових напруг.

Питання для самоперевірки

1 Точність та її показники щодо деталей машин.

2 Точність розмірів. Номінальний і дійсний розміри. Квалітет.

3 Похибки форми циліндричних поверхонь та площин.

4 Економічна та досяжна точність.

5 Досягнення точності методом пробних ходів та вимірів.

6 Методи досягнення точності на налагодженому верстаті.

7 Методи досягнення точності замикаючої ланки при складанні.

8 Шорсткість поверхні та її показники.

9 Вплив шорсткості поверхні на її експлуатаційні якості.

10 Технологічні методи впливу на якість поверхні.

Размещено на Allbest.ru