Повышения твердости

8. Дмитриевский А. В., Каменев В. Ф., Тюфяков А. С. Выбор антитоксичных устройств с учетом повышения требований к экономичности карбюраторных двигателей. — Автомобильная промышленность, 1980, № 1, с. 7—10.

г Долговечность и техническое устаревание. Повышение долговечности тесно связано с проблемой технического устаревания машин. Устаревание наступает, когда машина, сохраняя физическую работоспособность, по своим показателям перестает удовлетворять промышленность в силу повышения требований или появления более совершенных машин.

Для современных машин характерны такие направления их развития как увеличение степени автоматизации^ повышение рабочих параметров — нагрузок, скоростей, температур, борьба за малые габариты и массу, повышение требований к точности функционирования, к эффективности их работы (производительности, мощности, КПД), объединение машин в системы с единым управлением, Усложнение машин и усиление требований к ним привели к необходимости повышения требований к их надежности и долговечности.

Прошедшие аттестацию роботы контроля смогут полностью заменить человека в трудоемких, повторяющихся, монотонных операциях на высокоскоростных линиях. Но прежде необходимо глубокое совершенствование методов программирования роботов, способов проверки. Одновременно возникает и необходимость разработки новых методов переаттестации обслуживающего роботы персонала. В условиях повышения требований к испытаниям и качеству «неодушевленных помощников» растут и требования к точности и правильности выводов, характеризующих операторов.

Область применения шлифования в настоящее время расширяется вследствие совершенствования способов изготовления заготовок и уменьшения припусков на обработку, которые во многих случаях целесообразно снимать сразу шлифованием, и увеличения количества деталей, подвергаемых закалке на значительную твердость, легко обрабатываемых только шлифованием, а также из-за повышения требований к точности и шероховатости обработки деталей, которое вызвано ростом силовых, скоростных и тепловых нагрузок в машинах.

Повышение запасов на некое в эксплуатации, как и запасов прочности в конечном счете достигается за счет некоторого повышения требований к точности Обработки (некоторого ужесточения допусков) и резервирования таким образом части прежних допусков (по системе ОСТ) для повышения сроков службы машин. При предварительном опросе предприятий эффективность создания запасов_на

И, наконец, третьей, наиболее обширной частью планов улучшения качества становятся работы по повышению показателей качества выпускаемых приборов и поддержанию их на современном уровне. В этой части планы предусматривают создание заделов для предстоящего повышения требований стандартов, использование улучшившихся возможностей производства (в связи с внедрением достижений науки и техники, освоением более совершенного оборудования, совершенствованием технологии, использованием новых материалов и др.).

Применительно к сборочным процессам классификация возможных погрешностей и научно обоснованная методика устранения их влияния пока еще не разработаны. Между тем контроль многих параметров сопряжений деталей имеет свои особенности, которые по мере повышения требований к точности сопряжений будут все более проявляться. В связи с этим перед метрологией стоит серьезная задача —• разработать теорию, методы контроля и типовые конструкции мерительной оснастки для определения различных параметров сборочных единиц применительно к условиям поточной и автоматической сборки изделий машиностроения.

Улучшение качественных и стойкостных параметров режущего инструмента предполагается достигнуть путем использования новых марок инструментальной стали, устранения обезуглероживания металла в процессе его обработки в результате применения вакуумных средств термообработки, обеспечения единства технологической базы при построении технологического процесса, повышения требований к исходной заготовке и точностным показателям технологического процесса.

По продукции химической промышленности намечен пересмотр ряда действующих стандартов и разработка новых, направленных на комплексную стандартизацию сырья, материалов и готовой продукции с целью повышения требований к качеству. По угольной промышленности большое значение имеет разработка стандартов, устанавливающих прогрессивные методы и средства контроля качества топлива, в том числе экспресс-методы, с целью обеспечения надежными средствами испытания твердого минерального топлива, своевременной, оперативной и объективной оценки его качества. По продукции лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности предусматривается разработка комплекса стандартов, обеспечивающих резкое увеличение использования древесины мягколиственных пород, лесосечных отходов и отходов лесопильно-деревообрабатывающих производств для выработки высококачественной целлюлозы, бумаги, картона, фанеры, древесных плит, тары и других изделий лесохимической и гидролизной промышленности, а также радикальное увеличение полезного выхода готовой продукции из древесного сырья.

Применительно к атомным энергетическим установкам по мере накопления данных о средних и минимальных характеристиках механических свойств, повышения требований к уровню технологических процессов на всех стадиях получения металла и готовых изделий, развития методов и средств дефектоскопического контроля и контроля механических свойств по отдельным плавкам и листам было принято [5] использовать при расчетах не величины [а„], а коэффициенты запаса прочности и гарантированные характеристики механических свойств для сталей, сплавов, рекомендованных к применению в ВВЭР (см. гл. 1, § 2). Для новых металлов, разрабатываемых применительно к атомным энергетическим реакторам, был разработан состав и объем аттестационных испытаний, проводимых в соответствии с действующими стандартами и методическими указаниями. Методы определения механических свойств конструкционных материалов при кратковременном статическом (для определения величин о? и Оо>2) и длительном статическом (для определения величин с?( и o?f) нагружениях получили отражение в нормах расчета на прочность атомных реакторов [5].

Для повышения твердости поверхности применяют также лазерное легирование. Легирующие присадки в виде порошка предварительно наносят на обрабатываемую поверхность. При облучении лазером поверхности заготовки происходит плавление и взаимное перемешивание порошка и материала заготовки в пределах тонкого поверхностного слоя.

Для повышения твердости, износостойкости и прочности ковкого чугуна иногда применяют нормализацию с 800—850 °С или закалку с 850 900 "С и отпуск при 450—700 "С. Закалка с последующим высоким отпуском позволяет получить структуру зернистого перли га.

Инструментальную сталь подвергают закалке и отпуску для повышения твердости, износостойкости и прочности, а конструкционную сталь--для повышения прочности, твердости, получения достаточно высокой пластичности, вязкости (параметров вязкости разрушения), а для ряда деталей также и получения высокой износостойкости.

Свойства азотированного слоя. Азотирование железа не вызывает значительного повышения твердости. Высокой твердостью обладают лишь у'-фаза и азотистый мартенсит а'. Легирующие элементы уменьшают толщину азотированного слоя, но резко повышают твердость па поверхности и по его сечению.

Режущие свойства и твердость инструмента, не подвергающегося переточке по всем граням (сверла, развертки, метчики, фрезы), можно повысить газовым или жидким азотированием при 550—560 °С. Твердость слоя HV 1000 — 1100 (10000—11000 МПа), толщина его 20—30 мкм. Для повышения твердости рабочей поверхности инструмента так же напыляют слой 5—20 мкм карбидов (нитридов) титана или других тугоплавких соединений, обладающих высокой твср чостмо [HV 2500—4500 (25000—45000 МПа)].

А1 вводится для повышения твердости азотируемой стали. Кроме того, при содержании 5—6% А1 стали приобретают окалиностойкость. 12—15% А] вводится в сплавы, предназначенные для изготовления мощных постоянных магнитов.

Легированные стали. Назначение легирующих элементов в легированных сталях — улучшить закаливаемость и прокаливае-мость при малых диаметрах поперечного сечения без значительного повышения твердости. Химический состав этих сталей приведен в табл. 14.3.

При большой окружной скорости (более 25...30 м/с) или при работе с ударами, толчками, вибрацией корпусные детали полумуфт и другие нагруженные детали выполняют из стали (отливки, прокат, штамповка, ковка). При меньших окружных скоростях применяют чугун (СЧ 21-40, СЧ 32-52, СЧ 35—56). Мелкие детали выполняются из конструкционных углеродистых сталей (прокат), а крупные ответственные детали — из поковок (сталь 40, 40ХН и др.). Рабочие поверхности трения подвергают термической обработке с целью повышения твердости и износостойкости. Упругие элементы изготавливают из пружинной стали, пластмасс, твердой резины. Поверхности трения сцепных муфт могут облицовываться фрикционными материалами (см. табл. 15.4).

Все другие способы крепления не обеспечивают силовой затяжки и, как правило, требуют применения посадок с увеличенным натягом и повышения твердости вала во избежание смятия посадочной поверхности.

Мартенситные стали, если их подвергнуть термической обработке для повышения твердости, приобретают сильную склонность к растрескиванию в слабо- и умереннокислых растворах. Особенно это проявляется в присутствии сульфидов, соединений мышьяка или продуктов окисления фосфора или селена. Специфические свойства кислот не имеют существенного значения до тех пор, пока процесс идет с выделением водорода. Эта ситуация отличается от случая аустенитных сталей, которые разрушаются исключительно в результате специфического действия анионов. Катодная поляризация также не защищает мартенситные стали от растрескивания, а ускоряет его. Все эти факты свидетельствуют, что мартенситные стали в указанных условиях разрушаются не по механизму КРН, а в результате водородного растрескивания (см. разд. 7.4). При катодной поляризации в морской воде, особенно при высоких плотностях тока, более пластичные ферритные стали подвергаются водородному вспучиванию, а не растрескиванию. Аустенитные нержавеющие стали устойчивы и к водородному вспучиванию, и к водородному растрескиванию.

Посредством химико-термической обработки поверхностный слой стальных изделий насыщают различными элементами с целью его упрочнения, повышения твердости, сопротивления усталости, увеличения жаростойкости и коррозионной стойкости.