Поверхностной твердости

Считают, что точка приложения силы R находится на рабочей части главной режущей кромки инструмента (рис. 6.9, б). Абсолютная величина, точка приложения и направление равнодействующей силы резания R в процессе обработки переменны. Это можно объяснить неоднородностью структуры металла заготовки, переменной поверхностной твердостью материала заготовки, непостоянством срезаемого слоя металла (наличие штамповочных и литейных уклонов и др.), изменением углов упав процессе резания. Для расчетов используют не равнодействующую силу резания, а ее составляющие, действующие по трем взаимно перпендикулярным направлениям —

1) критерии работоспособности, условия нагружения и назначение машин. Наиболее типовым критерием работоспособности зубчатых колес является контактная прочность рабочих поверхностей зубьев. Допускаемые контактные напряжения в зубьях пропорциональны твердости материалов (см. (6.32) и табл. 6.15), а допускаемая нагрузка передач по контактной выносливости пропорциональна квадрату твердости. В некоторых случаях лимитирующей является выносливость зубьев по изгибным напряжениям, и она определяется в зависимости от предела прочности сердцевины зуба (см. табл. 6.16). Износостойкость и противозадирные свойства возрастают с увеличением твердости поверхностей зубьев, поэтому целесообразно широкое использование зубчатых колес с высокой поверхностной твердостью зубьев;

Назначение — детали, работающие при температуре от —40 до 450 °С, к которым предъявляются требования высокой пластичности, после хтшико-терми-ческой обработки — детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины.

кривая показаний прибора в условных единицах а от глубины слоя Д представлена на рис. 7-15. На частотах около 500 кгц показания могут быть связаны с поверхностной твердостью образцов, причем колебания химического состава в пределах ГОСТ на показания заметного влияния не оказывают. Повторное азотирование наиболее резко проявляет себя на частотах около 50 кгц. Результаты этих исследований были использованы для разработки промышленной методики контроля гильзы

Высокопрочные стали с "большой поверхностной твердостью, удовлетворительно деформируются и обрабатываются резанием, свариваются тяжело.

Поэтому для деталей, от к-рых наряду с высокой поверхностной твердостью и износостойкостью требуется жаростойкость

Образуется слой глубиной 0,5—0,7 мм с поверхностной твердостью >60 RC. Для повышения твердости и теплостойкости инструментов из быстрорежущей стали применяется низкотемпературное цианирование. В этом случае процесс ведется при 560° в цианистых ваннах в течение 5—20 мин., в газах в течение 1—2 час. или в твердой упаковке. Получаемый при этом слой имеет глубину 0,01—0,02 мм с поверхностной твердостью 1100 HV (твердость сердцевины 850 HV).

2Х17Н2 Рекомендуется как высокопрочная сталь для тяжелонагруженных деталей, работаю-.щих на истирание и на удар в агрессивных средах Обладает высокой поверхностной твердостью (свыше НДС 45) —

зующиеся в результате этого процесса карбиды бора обладают высокой твердостью и хорошо сопротивляются воздействию абразива. Упрочнение поверхности деталей борированием рассматривалось в работе А. А. Маурах [143], посвященной повышению износостойкости гусениц с открытым шарниром. В этой работе сравнивалась износостойкость втулок траков из сталей Х12Ф1, ХВ5 и У10, подвергнутых обычной термообработке, л втулок траков, изготовленных из углеродистой стали 45 (0,46%С), но подвергнутых борированию. Борирование проводилось электролизным способом в буре при температуре 940 °С с выдержкой в течение 4 ч и последующим охлаждением на воздухе. Плотность тока была 0,15 а/см2. Твердость поверхности борированных втулок составляла HV 1900—2100, толщина борированного слоя была 0,3—0,4 мм. Со втулками из сталей Х12Ф1, ХВ5 и У10 сопрягались пальцы из стали 45 с поверхностной твердостью HRC 58, а с борированными втулками сопрягались борированные пальцы с той же твердостью, что н втулки. В опытах использовались стандартные траки трактора ДТ-54 из стали Г13Л. Протяжка отверстий траков под втулки производилась шариком. В табл. 12 приведены твердость втулок и их толщина.

Пределы измерения твердости по шкалам А, В и Сэ устанавливаются следующие: шкала А—70—85 ед. (твердые сплавы, изделия с высокой поверхностной твердостью); шкала Сд — 20—67 ед. (окончательно термообработанная сталь); В — 25—100 ед. (мягкие металлы и сплавы).

Мягкими покрытиями можно наращивать детали с высокой поверхностной твердостью и наружные поверхности бронзовых втулок при ослаблении посадок в отверстиях; их можно использовать для повышения прочности сцепления баббита

г) обработку холодом, что приводит к превращению остаточного аустенита и к повышению поверхностной твердости.

Сравнение двух ос ювных методов, химико-термической обработки стали—цементации и азотирования, — применяемых для повышения поверхностной твердости и износо остойчивости, позволяет сделать ряд существенных выводов о целесообразн зсти применения каждого из них на практике.

Стойкость против абразивного износа возрастает с увеличением твердости изнашиваемого материала, но для различных материалов в разной степени (рис. 369), поэтому эффективным повышением износостойкости является поверхностная закалка или другие методы повышения поверхностной твердости (цементация, азотирование и т. д.). При одинаковой поверхностной твердости стали со структурой мартенсит + карбиды обладают большей износостойкостью, чем стали с такой же твердостью, но не имеющие избыточных карбидов (рис. 369).

Как отмечалось, устойчивость против износа достигается обычно получением высокой поверхностной твердости. Однако существует аустенитная сталь, которая в условиях обычного трения, сопровождаемого большим удельным давлением (и когда отсутствует чисто абразивный износ), при низкой твердости (всего лишь НВ 200—250) обладает высокой износоустойчивостью. Это так называемая сталь Гадфильда[ (Г13), содержащая 1,2% С и 13% Мп.

Упрочнение металла обработанной поверхности заготовки проявляется в повышении ее поверхностной твердости. Твердость металла обработанной поверхности после обработки резанием может увеличиться в ~2 раза. Значение твердости может колебаться, так как значение пластической деформации и глубина ее зависят от физико-механических свойств металла обрабатываемой заготовки, геометрии режущего инструмента и режима резания.

Коэффициент К в зависимости от поверхностной твердости Н\ и Я2 зубьев шестерни и колеса соответственно имеет следующие значения:

Коэффициент К в зависимости от поверхностной твердости Н\ и Н^ зубьев шестерни и колеса соответственно имеет следующие значения:

Как показывает практика, применение заготовок из прутка, а также цельных болванок для изготовления ступенчатых валов на автоматических линиях в условиях массового производства ухудшает и усложняет структуру А,Л, уменьшает ее производительность и увеличивает себестоимость изготовления деталей, В качестве заготовок чаще используют поковки и штамповки, применяют холодное выдавливание, холодную высадку, которые осуществляют с использованием многопозиционных автоматов. Процесс получения заготовки наиболее часто завершается дробеструйной обработкой поверхностного слоя. Дробеструйная обработка способствует стабилизации поверхностной твердости, улучшает микрогеометрию поверхностного слоя.

Современная технология располагает эффективными средствами повышения поверхностной твердости; цементация и обработка т. в. ч. (HV 500-600), азотирование (HV 800-1200), бериллизация (HV 1000-1200), диффузионное хромирование (HV 1200—1400), плазменное наплавление твердыми сплавами (HV 1400-1600), борирование (HV 1500—1800), боро-цианирование (Я 7 1800-2000) и др.

Сложность распределения напряжений при срезе не учитывается элементарным расчетом, не учитывается также основной, определяющий работоспособность соединения фактор — величина поверхностной твердости материала.

Работоспособность соединения можно- значительно повысить путем -увеличения поверхностной твердости зубьев. Для предотвращения наклепа и отвода тепла, выделяющегося при ударах и смятии зубьев, в соединен ние подводят обильную смазку. Наиболее эффективный способ повышения работоспособности соединения — это увеличение диаметра зубчатого венца, что даст возможность обрабатывать внутренний зуб зубострогальными долбяками вместо дорогостоящих протяжек.