Выносливости повышается

Влияние размеров деталей. При увеличении размеров образцов предел выносливости понижается.

На предел выносливости влияют шероховатость и состояние поверхности детали; с увеличением шероховатости поверхности предел выносливости понижается. Это объясняется тем, что после изготовления детали на ее поверхности имеются риски, царапины и т. п., вблизи которых наблюдается концентрация напряжений.

Предел выносливости зависит также от размеров детали и качества обработки ее поверхности. При увеличении размеров детали предел выносливости понижается. Это явление учитывается так называемым масштабным фактором е, значения которого для стальных образцов приведены ниже.

Влияние шероховатости поверхности. С увеличением шероховатости поверхности детали предел выносливости понижается. При переменных напряжениях первичные усталостные микротрещины возникают обычно в поверхностном слое. Этому способствуют дефекты механической обработки (следы резца,

Влияние размеров деталей. При увеличении размеров образцов предел выносливости понижается.

подачи от 1 до 5 мкм/об предел выносливости понижается на 12 %. Повышение скорости круга с 10 до 30 м/с приводит к снижению предела выносливости на 25 %. При шлифовании деталей из титановых сплавов наиболее опасно развитие высоких температур на поверхности, которые приводят к высоким растягивающим поверхностным напряжениям и образованию дефектного поверхностного слоя. Поэтому применять обработку шлифовальным абразивным кругом как финишную операцию не рекомендуется. После этой операции необходимо применять полировку абразивными лентами или войлочными кругами с добавками абразивных паст или порошков с целью удаления напряженного дефектного поверхностного слоя (~0,1 мм).

Влияние размеров деталей. При увеличении размеров образцов предел выносливости понижается.

Испытания паяных образцов из низкоуглеродистой стали СтЗсп показали, что с увеличением толщины паяемых элементов предел выносливости понижается (рис. 21, а). Для образцов толщиной 5 мм о„д = 66 МПа (кривая /), для образцов 'толщиной 9 мм o"0jl = = 48 МПа (кривая 2).

понижается. При а > ak предел выносливости по трещинообра-зованию ниже предела выносливости по моменту полного разрушения. На рис. 5.26 указаны три зоны: / — в которой не появляются усталостные трещины; // — в которой появляются нераспространяющиеся усталостные трещины; /// — в которой появление трещин приводит к полному разрушению конструкции. Пусть в эксперименте выявлена зависимость напряжения, при котором зарождается усталостная трещина, от теоретического коэффициента концентрации напряжений о1 = f (а). По мере увеличения а уровень напряжений аг снижается (рис. 5.27). При напряжении <т2 трещина непрерывно развивается вплоть до полного разрушения конструкции. По мере увеличения концентрации напряжений (см. рис. 5.25, а и б) уменьшаются (при одинаковых длинах трещин) зоны действия концентратора напряжений, и конец трещины становится менее нагруженным. Отсюда следует, что уровень напряжений <т2, при котором трещина непрерывно развивается, при увеличении а должен увеличиваться (см. рис. 5.27). При о"! > 02 возникшие трещины не развиваются, а при аг < <т2 эти трещины непрерывно растут.

Влияние размеров деталей. При увеличении размеров образцов предел выносливости понижается.

Срок службы рессор может быть повышен гидроабразивной и дробеструйной обработкой (поверхностным наклепом), создающей в поверхностных слоях остаточные напряжения сжатия, понижающие рабочие напряжения растяжения в наружных волокнах. После дробеструйной обработки предел выносливости повышается в 1,5— 2 раза.

Влияние поверхностного упрочнения. Повышение прочности поверхностного слоя и появление в нем остаточных напряжений сжатия, препятствующих образованию усталостной трещины, достигается дробеструйным деформационным упрочнением *, накатыванием роликами и шариками, поверхностной закалкой и нагревом ТВЧ, химико-термической обработкой, лазерной обработкой и др. В результате поверхностного упрочнения в ряде случаев предел выносливости повышается в 2...3 раза и более, что является мощным средством повышения долговечности машин при одновременном снижении их массы. Наибольший эффект поверхностное упрочнение дает для деталей, имеющих заметную концентрацию напряжений. Повышение предела выносливости учитывается коэффициентом влияния поверхностного упрочнения Kv, представляющим собой отношение предела выносливости 0-1у„р упрочненного образца к пределу выносливости а_1 неупрочненного образца:

Накатывание резьб осуществляется гребенками или роликами на резьбонакатных автоматах путем пластической деформации заготовки. Этот способ высокопроизводителен, применяется в массовом производстве при изготовлении стандартных крепежных деталей. При накатке резьбы создается профиль с благоприятно расположенными волокнами, в результате предел выносливости повышается на 40 ...90% по сравнению с нарезанной резьбой.

Влияние усталости на критическую температуру хрупкости стали ВСт.Зсп в зоне термомеханического старения показано на рис. 29, б. В этом случае критическая температура хрупкости Гкр зоны старения после сварки в исходном состоянии выше Гкр основного материала ВСт.Зсп более чем на 10°С. В процессе работы на усталость Гкр основного металла и зоны старения повышаются до 20°С. При использовании результатов исследований [77, 103] следует учитывать, что усталость накапливалась при высокой частоте — 20 Гц, что редко встречается в технике. Повреждаемость металла при малых частотах нагружения может быть выше, так как накопление усталостных повреждений при реальных частотах (до 1000 Гц) развивается более интенсивно. Большинство исследователей считают, что повышение частоты нагружения до 1000 Гц не влияет на предел выносливости, но дальнейшее повышение вызывает рост сопротивления усталости; так, при частоте 20.Гц предел выносливости повышается на 40%.

Если же нагрев достигает 300—350° С, то появляются термические напряжения, остаточные напряжения уменьшаются. Упрочнение цементированных и азотированных сталей возможно только в узких пределах давлений, например, для азотированной стали 18Х2Н4ВА он равен 560—700 кгс/мм2. Меньшие нагрузки практически не влияют на выносливость, большие приводят к появлению трещин в азотированном слое. Трещины могут появляться и при завышенном числе проходов, а также при чрезмерно малой подаче. Оптимальным является 1—2 прохода при подаче 0,1—0,15 мм/об детали. Предел выносливости повышается на 15—20%. Нагрев образцов после упрочнения до 150° С приводит к существенному перераспределению остаточных напряжений в поверхностном слое. При нагреве до 200° С эпюра напряжений почти такая же, как в азотированной стали без упрочнения [108].

Обкатка роликами и шариками применяется в машиностроении как средство упрочнения валов, осей, пальцев, шпилек, зубчатых колес и других деталей. Накатывают цилиндрические поверхности, галтели, канавки, впадины зубьев и шлицев, торцовые поверхности и резьбы. По эффективности обкатка занимает одно из первых мест среди других методов поверхностного упрочнения. Она позволяет получить слой наклепа 3 мм и более, т. е. значительно больший, чем, например, при дробеструйной обработке. Это особенно важно для деталей больших размеров (глубина наклепа при обкатке подступич-ной части вагонных осей достигает 19 мм). Твердость поверхностных слоев, по сравнению с исходной, повышается на 20—40%, предел выносливости гладких образцов — на 20—30%, а при работе в коррозионной среде в 4 раза. В зонах концентрации напряжений, в местах контакта с напрессованными деталями предел выносливости повышается в 2 раза и более. Срок службы различных валов в результате накатки увеличивается в 1,5—2 раза, осей вагонов — в 25 раз, штоков молотов — в 2,5—4 раза и т. д. Обкатка не только создает наклеп и формирует остаточные напряжения сжатия, но и на 2—3 класса снижает шероховатость поверхности, доводя ее до 8—10-го классов. В связи с этим в ряде случаев.обкатка вытесняет малопроизводительное шлифование. Наряду с непосредственным упрочнением от наклепа, при этом устраняется вредное влияние на прочность деталей концентраторов напряжения, возникающих при шлифовании из-за прижогов.

меров. Если вал изготовить из стали с пределом прочности 40 кгс/мм2 и стали с пределом прочности 120 кгс/мм2, то эффективный коэффициент концентрации напряжений во втором случае возрастает при изгибе в среднем в 1,2—1,3 раза, а коэффициент влияния абсолютных размеров — в 1,1 —1,15 раза. Следовательно, при повышении предела прочности в 3 раза предел выносливости повышается примерно в 2 раза. При на-прессовках эффективный коэффициент концентрации напряжений этих сталей при изгибе повышается почти в 1,9 раза, следовательно, предел выносливости вала в этих условиях увеличивается в 1,6 раза [87].

С увеличением скорости резания и уменьшением шероховатости до оптимальной износостойкость и коррозионная стойкость увеличиваются. Предел выносливости повышается с увеличением степени и глубины наклепа и повышением остаточных напряжений сжатия

При работе инструментами с отрицательными углами от 15 до 45° предел выносливости повышается

С увеличением глубины наклепа и остаточных напряжений предел выносливости повышается

С увеличением твердости и прочности материала, повышением остаточных напряжений в поверхностном слое и снижением шероховатости предел выносливости повышается