Распределения отклонений

При сварке алюминиевых сплавов характерна особенность распределения остаточных напряжений ах — их некоторое снижение в шве и в прилегающих к шву участках металла (рис. 11.11, д). Максимальные остаточные напряжения ниже предела текучести сплава в исходном состоянии и составляют (0,6...0,8) ат.

На рис. 11.14 представлены характерные эпюры распределения остаточных компонентов напряжений по оси шва в электрошлаковом сварном соединении толщиной б = 700 мм, полученные непосредственными измерениями. На ПОВерХНОСТИ СВарНЫХ СОеДИНе- Рис. П.14. Распределение НИИ ОСТаТОЧНЫе ПрОДОЛЬНЫе НЗПрЯЖе- остаточных напряжении по т! толщине шва в электрошла-

145. Похмурский В. И., Карпенко Г. В. Характер распределения остаточных напряжений первого рода в поверхностных слоях сталей и сплавов с защитными покрытиями. — «Физико-химическая механика материалов», Т. 4, № 4, 1968, с. 381—383.

Наибольшее влияние остаточные напряжения оказывают на прочность соединения покрытия с основным металлом: при их высоких значениях происходит самопроизвольное отслоение или возникают трещины в покрытиях. Если изделие не имеет достаточной жесткости, то остаточные напряжения приводят к изменению его формы или короблению. Уровень, знак и характер распределения остаточных напряжений определяет конструктивную прочность изделий, влияет на химические, механические и электрофизические-,, свойства покрытий.

При жестком креплении концов образца изгиб последнего при напылении должен приводить к формированию остаточных напряжений сжатия, так же как и в первой схеме. Однако смены знаков напряжений в этом случае не происходит, так как увеличение температуры основного металла вследствие подогрева при напылении последующих слоев увеличивает прогиб, способствуя росту сжимающих напряжений по всему поперечному сечению покрытия. Выяснение механизма формирования и характера распределения остаточных напряжений в плазменном покрытии позволило авторам сформулировать некоторые практические рекомендации по снижению уровня неблагоприятных растягивающих напряжений [281].

распределения остаточных напряжений проводятся в Куйбышев--ском авиационном институте [281—284]. С помощью механического подхода для образца с покрытием (полоска-брус) получена формула^ которая может служить для расчетов напряженного состояния в тонком покрытии и основном металле [281, 282].

Большое число факторов, влияющих на формирование остаточных напряжений в покрытиях и приповерхностных участках основного металла, делает достаточно сложным расчетное и теоретическое определение их уровня и распределения. Поэтому остаточные напряжения часто определяют экспериментально. Среди большого количества практических методик наряду с рентгенографическим выделяют механические способы [80, 281, 282, 285, 286], основанные на последовательном удалении слоев покрытия. К несомненным преимуществам механических методов следует отнести: простоту определения искомых характеристик; доступность и легкость изготовления испытательного оборудования и образцов; широкий диапазон определяемых параметров; сопоставимость результатов, полученных на различных установках; достаточно высокую чувствительность, селективность и точность. Величина и характер распределения остаточных напряжений зависят от формы образцов. В Кишиневском сельскохозяйственном институте им. М. В. Фрунзе проводились исследования влияния девяти технологических факторов при плазменном напылении (ток дуги, суммарный расход газа, дистанция напыления, диаметр сопла и др.) на величину и характер распределения остаточных напряжений в боросодержащих покрытиях [287]. В качестве образцов использовались тонкостенные кольца из

Метод наклонных съемок использовался, в частности, при оценке макронапряжений в детонационных покрытиях из никелевого порошка и твердого сплава ВК15 [266]. При напылении этих материалов происходит изменение химического состава и параметров кристаллической решетки. Рентгенограммы снимали на дифрактометре ДРОН-2 в железном излучении при угле поворота образца г) — 90, 90 -{- 30, 90 + 45, 90 + 65°. В результате испытаний установлен сложный характер распределения остаточных макронапряжений по глубине детонационных покрытий.

Метод стравливания применялся для оценки распределения остаточных напряжений в плазменных композиционных покрытиях составов Ni -f Nb -f С (в качестве электролита использовался — 40%-ный водный раствор HaS04) [282], А1 + BN (электролит^

15%-ный раствор КОН) [281]". В [280] исследование распределения остаточных напряжений плазменных покрытий проводили методом химического стравливания слоев покрытий в 14%-ном растворе HNO., с помощью установки типа «Пион».

тия для разной асимметрии цикла является физической характеристикой локального распределения остаточных напряжений у кончика трещины.

При выводе второй формулы (32.6) принимались следующие законы распределения отклонений в пределах поля допуска: для смещения исходного контура — по закону Гаусса; для отклонения межосевого расстояния — по закону равной вероятности (с учетом симметрии предельных отклонений); для биения зубчатого венца — по кривой Максвелла (с учетом того, что биение существенно положительная векторная величина). На основе формул (32.6) легко получить аналогичные формулы для иных комплексов допусков, если воспользоваться известными зависимостями между соответствующими отклонениями и допусками [13].

Фиг. 442. Кривые распределения отклонений от номинального веса штампованной заготовки шатуна:

Отклонения конструктивных форм и размеров заготовок от номинальных в зависимости от способа их изготовления в свою очередь вызывают и соответствующие отклонения в их весе. Фиг. 442 иллюстрирует кривые распределения отклонений от номинального веса заготовок шатуна в зависимости от способов их изготовления.

Теоретический закон распределения отклонений для партий деталей в данном случае отличен от закона Гаусса и представляет композицию этого закона и закономерностей изменения функций a(t) и b(t);

не учитывается закон распределения отклонений размеров деталей по полю допуска, что следует из рекомендации принимать за точку наладки нижний предельный размер, оставляя поле допуска детали только на износ резца;

Задан допуск на изготовление Дязд, в границах которого должны находиться предельные размеры изделий. Предварительным исследованием процесса установлен закон распределения отклонений формы изделий (под отклонением формы здесь понимается величина разности между наибольшим и наименьшим размерами данного параметра изделия). У изделий измеряется какой-либо один размер — наибольший, наименьший, средний или размер в произвольно взятом сечении. Требуется определить границы, в пределах которых должны лежать измеряемые размеры, с тем, чтобы наибольшие' и наименьшие размеры изделий укладывались с заданной вероятностью в поле допуска на изготовление.

Объем брака будет зависеть от величины допуска, установленного для наибольших размеров, и от параметра закона распределения отклонений формы (табл. 2).

Объем брака в зависимости от допуска наибольшего размера и параметра закона распределения отклонений формы

Чертежный допуск принят равным 36 мкм. Параметры нормального распределения отклонений формы изделий (математическое ожидание х и среднее квадратическое отклонение 0) задавались в семи вариантах, указанных в табл. 1. Наибольшие величины отклонений формы составляли от 10,8 мкм (х = 5,4 мкм, а = = 1,8 мкм) до 35,6 мкм (х = 17,8 мкм, а = 5,9 мкм). Контролируемые размеры изделий и отклонения формы рассматривались как взаимонезависимые случайные величины, что характерно для автоматической обработки изделий.

Контролируемый размер Параметры закона распределения отклонений формы, мкм

Методом статистического моделирования были определены допуски для наибольшего и среднего размеров, а также для размера в произвольном сечении данного параметра изделия при следующих условиях. Контролируемые размеры распределяются по нормальному закону, отклонения формы — по закону Релея с рпред = — 10,8, 18 и 25 мкм. Принятые здесь зоны распределения отклонений формы изделий совпадают по величине с зонами распределения, принятыми для первых трех вариантов, рассмотренных выше (см. табл. 1). Чертежный допуск принят равным 36 мкм. Предполагалось также, что размеры отдельно взятого изделия распределяются между наибольшим и наименьшим значениями по закону равной вероятности. Полученные величины допусков приводятся в табл. 2.