Повышение твердости

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.

Повышение требований к параметрам и стремление к снижению веса авиационных ГТД обусловили усиление термической и механической напряженности их деталей, в том числе и дисков турбин. Особенности применяемых на некоторых типах ГТД конструкций дисков турбин (наличие центрального отверстия, расположение крепежных отверстий в напряженной зоне ступицы) приводят к тому, что материал дисков — ЭИ698ВД в зонах концентрации напряжений у отверстий работает в упругопластической области. При этом температурный режим диска в зоне крепежных отверстий является относительно умеренным. В связи с этим для таких дисков влияние процесса ползучести в наиболее напряженных зонах невелико, а основным фактором, определяющим долговечность дисков, являются процессы малоцикловой усталости материала в районе крепежных отверстии.

Повышение требований к качеству продукции, увеличение производительности основных технологических операций, необходимость повышения информативности, достоверности и получение объективного документа контроля обусловили необходимость механизации и визуализации УЗК- При ручном контроле подготовительные операции, контроль, отметку дефектных участков, расшифровку результатов, их регистрацию и выдачу заключения осуществляет оператор. Качество этих операций во многом зависит от его квалификации, психофизиологического состояния, добросовестности и окружающих условий. Чем большее число операций контроля будет механизировано, тем более объективные данные можно получить о качестве изделия. Если все функции, выполняемые оператором, передать контролирующему устройству, то в общем виде оно должно содержать следующие функциональные элементы: акустический блок, содержащий один или несколько пьезоэлементов; механизм сканирования акустического блока; систему слежения за швом и качеством акустического контакта; систему подачи и сбора контактной жидкости; электронный блок для генерирования зондирующих импульсов, приема и усиления эхо-сигналов; блок обработки информации с помощью микроЭВМ; микропроцессор для контроля за работой всех блоков и управления траекторией и скоростью сканирования в зависимости от полученной информации о дефекте; блок регистрации информации на дефектограмме. Уровень или степень автоматизации зависит от совокупности экономических, технологических, технических и инженерно-психологических требований к методам и средствам контроля и определяется наличием в них упомянутых систем (табл. 7.1) [85].

металла на 77% по сравнению с базовым вариантом при tu — 150°С закрытой системы теплоснабжения. Повышение требований к размещению АТЭЦ по условиям радиационной безопасности (удаление АТЭЦ от центров теплопотребления на 70 км и более) приводит к снижению эффективности их применения; они становятся экономичны только при очень высоких концентрациях тепловых нагрузок (3200—4900 МВт) при традиционных параметрах транспортируемого теплоносителя (150/70°С).

Для современного машино- и приборостроения характерны также большая многономенклатурность и разнохарактерность одновременно осваиваемых изделий, повышение требований к техническому уровню, качеству и надежности, сокращение сроков морального устарения средств техники. Это приводит к необходимости постоянного совершенствования конструкций машин и технологии их производства, внедрения новых материалов, более точных методов расчета, улучшения системы контроля и систематического проведения других конструктивно-технологических мероприятий, обеспечивающих современный технический уровень и стабильное качество выпускаемой продукции.

памяти с перемещением контролируемого изделия. Для такой синхронизации необходимо введение в схему специальных блоков и датчиков положения изделия и повышение требований к устройству сканирования. Особенно возрастают эти трудности при контроле крупногабаритных деталей.

Переработка нефти характеризуется постепенным ростом объема вторичных процессов, обусловленным повышением требований к качеству нефтепродуктов. Повышение требований к качеству моторных топлив приводит к снятию с производства бензинов с низким октановым числом и замене его бензином с более высоким октановым числом, резкому снижению содержания серы в бензине и дизельном топливе. Увеличение объема вторичных процессов и глубины отбора светлых нефтепродуктов приведет к увеличению удельного расхода электроэнергии на 1 т переработанной нефти.

В настоящее время работы по проблеме повышения износостойкости и долговечности машин, сосредоточенные ранее в немногих центрах, проводятся во многих городах СССР. Это относится в особенности к работам, связанным с конкретными машинами и их деталями. В последние годы существенным стимулом для развития работ по проблеме износостойкости явились потребности новых отраслей техники и повышение требований надежности и долговечности машин и приборов.

При назначении параметров шероховатости поверхностей следует проверить возможность их достижения в связи с рациональными методами обработки детали. Как правило, следует применять наибольшую шероховатость, допускаемую конструктивными требованиями. В противном случае может значительно увеличиться стоимость обработки, что может быть компенсировано лишь повышением качества изделия. В некоторых же случаях повышение требований к шероховатости может оказаться не только не рентабельным, но и недопустимым Например, при слишком гладких сопрягаемых поверхностях может возникнуть явление «схватывания», при котором частицы металла отрываются от поверхностного слоя трущихся поверхностей. Для таких поверхностей следует нормировать оптимальную исходную шероховатость, которая должна быть близкой к получающейся в процессе приработки.

Повышение требований к качеству и экономичности машин предусматривает необходимость планирования эффективности, разработки соответствующих показателей для контроля эффективности использования орудий труда в сферах эксплуатации.

Необоснованное повышение требований к точности литой заготовки, если эта точность не уменьшает стоимости механической обработки, вызывает необходимость выбора более точного способа отливки и как следствие увеличение стоимости готовой детали.

Медно-пикелевые электроды в производстве применяют главным образом для заварки литейных дефектов, обнаруживаемых в процессе механической обработки чугунного литья на рабочих поверхностях, где местное повышение твердости недопустимо. Положительные свойства таких электродов в том, что никель и медь не растворяют углерод и не образуют структур, имеющих высокую твердость после нагрева и быстрого охлаждения. Отбеливание зоны частичного расплавления при небольших ее размерах практически отсутствует, так как медь и никель — элементы-графитизаторы, проникая в этот участок, оказывают положительное действие: в то же время никель и железо обладают неограниченной растворимостью, способствуя надежному сплавлению.

Получить удовлетворительную корреляцию между механическими свойствами и обрабатываемостью не удалось, но приближенно можно считать, что повышение твердости или прочности снижает обрабатываемость (определяемую по скорости резания) и в первом приближении даже мало зависит от состава стали (рис. 160).

Изменение твердости при отпуске является следствием изменений в строении, происходящих при отпуске. Нагрев до 100°С сопровождается слабым повышением твердости (на HRC 1—2) вследствие превращения тетрагонального мартенсита в отпущенный (это слабое повышение твердости наблюдается лишь в высокоуглеродистых сталях). С дальнейшим повышением температуры отпуска твердость падает, вследствие укрупнения карбидных частиц и обеднения углеродом «-твердого раствора. Прямолинейная зависимость падения твердости от температуры нарушается в районе 200—250°С, т. е. при превращении остаточного аустенита. При этих температурах падение твердости замедляется, а в высокоуглеродистых сталях наблюдается даже некоторое повышение вследствие превращения остаточного аустенита в более твердый отпущенный мартенсит. Общая тенденция состоит все же в том, что твердость с

1. Повышение твердости и из но coy сто йчив о сти —основное назначение процесса азотирования. Для этой цели азотированию подвергают специальные стали (нитраллои), содержащие элементы, дающие нитриды высокой термическо! устойчивости (CnN, MoN, A1N). Наиболее распространенной в СССР маркой стали, предназначенной для азотирования, является сталь 35ХМЮА (0,50—0,38% С; 1,35—1,65% Сг; 0,4—0,6% Мо и 0,75— 1,1% А1). Наличие углерода приводит к образованию на поверхности карбо-нитридных фаз типа Fe3C, N) или Fe2(N, С).

Радикальное средство для устранения излишнего количества остаточного аустенита в цементованном слое — обработка холодом: детали после закалки охлаждают до отрицательных температур, что вызывает превращение почти всего аустенита в мартенсит в поверхностном слое и повышение твердости. Свойства сердцевины (содержащей малое количество углерода) при этом не изменяются, так как количество остаточного аустенита невелико и не изменяется при охлаждении в области отрицательных температур.

Применение для легирования разных элементов позволяет также решать такие задачи, как повышение твердости, износоустойчивости или устойчивости против отпуска. В соответствии с этим легированные инструментальные стали подразделяются на III группы (табл. 47).

Термическая обработка этих сталей заключается в закалке при 1050— 1100°С в воде и отпуске — старении при 600—750°С. Этот отпуск — старение вызывает повышение твердости вследствие дисперсионного твердения; избыточные фазы при старении выделяются преимущественно по границам зерен (рис. 350).

3 а к а л к а — нагрев выше точки Ая, быстрое охлаждение в воде или масле; повышение твердости и прочности.

Зона термического влияния (з. т. в.) представляет собой участок сварного соединения, прилегающий к шву, в котором под действием нагрева происходят структурные изменения: укрупняется зерно, оплавляются границы зерен, в сплавах с полиморфными превращениями возможно образование микроструктуры закалочного типа. В результате этих изменений возможно резкое повышение твердости и снижение пластичности (рис. 5.47).

Расчет прессовых соединений на коррозионно-механическое изнашивание пока не разработан, но известны методы снижения или даже устранения этого вида изнашивания: повышение твердости поверхностей посадки; уменьшение напряжений ст и т путем увеличения диаметра в месте посадки; увеличение давления посадки р, а следовательно, и сил трения, которое сокращает распространение деформаций внутрь ступицы и уменьшает относительные перемещения; образование кольцевых проточек по торцам ступицы (см. рис. 7.8). Эти проточки увеличивают податливость ступицы, позволяют ей деформироваться вместе с валом и уменьшают микросдвиги.

Основные меры предупреждения выкрашивания: определение размеров из расчета на усталость по контактным напряжениям; повышение твердости материала путем термообработки; повышение степени точности и в особенности по норме контакта зубьев.