В материале заготовки и детали на точность обработки

 

Внутренними напряжениями называются такие напряжения в материале заготовки или детали, которые существуют при отсутствии внешних нагрузок, взаимно уравновешивают и внешне ничем не проявляются. Причинами появления внутренних напряжений могут быть:

I. Неравномерность остывания при термической обработке и при получении заготовокгорячими методами – литьем, горячей штамповкой, ковкой, сваркой.

Например, при остывании заготовки, показанной на рис. 12.5,а, процесс затвердевания начнется с тонких наружных стенок. После окончания превращений в тонких стенках усадка материала в средней части будет продолжаться, что приведет к появлению напряжений сжатия в тонких стенках и растяжения в средней части.

2. Наклеп при холодной прокатке, холодной штамповке, дробеструйной обработке, обкатке роликами и т.д.

3. Нагрев и пластические деформации при обработке резанием.

С течением времени колебания температуры, удары и другие факторы вызывают перераспределение внутренних напряжений, которое сопровождается короблением деталей. Если машина собрана из деталей, имеющих значительные внутренние напряжения, то этот процесс может привести к потере точности и нарушению нормальной работы механизмов. Поэтому для повышения долговечности машин во многих случаях необходимо заранее уменьшать величину внутренних напряжений в деталях.

Рис.12.5. К влиянию перераспределения внутренних напряжений

в материале заготовки на точность обработки

 

В связи с этим рекомендуются следующие мероприятия:

I. Создание технологичных конструкций деталей, обеспечивающих их равномерное нагревание и остывание. С этой точки зрения нежелательны сложные конфигурации с резкими переходами от больших скоплений металла к тонким стенкам.

2. Оптимизация режимов процессов получения исходной заготовки и термической обработки.

3. Разделение технологического процесса на черновые, чистовые и отделочные операции. Дело в том, что интенсивность перераспределения внутренних напряжений и деформаций возрастает при отделении поверхностных слоев материала. Например, в заготовке (на рис. 12.5, б) срезание верхнего слоя устранит источник напряжений сжатия, но за счет нарушения равновесия произойдет коробление. Для того чтобы перераспределение напряжений происходило без помех, после черновой обработки необходимо освободить заготовку от зажимов.

Величина внутренних напряжений при обработке резанием зависит от режимов и снимаемого припуска. Особенно большие напряжения возникают при обдирочных работах. При получистовой обработке напряженный слой, полученный после черновой обработки, удаляется, что вызывает деформацию заготовки. При чистовой обработке удаляется напряженный слой, полученный после получистовой обработки, заготовка деформируется, но в значительно меньшей степени и т.д. Практически режимы резания при отделочных операциях таковы, что внутренними напряжениями и деформациями после отделочной обработки можно пренебречь.

4. Старение, которое можетбыть естественным или искусственным.

Естественное старение – вылеживание заготовки, длительность которого может колебаться от нескольких суток до нескольких лет. Естественное старение ускоряется на открытом воздухе, где имеют место сезонные и суточные колебания температуры.

Стремление сократить цикл производства и ускорить оборачиваемость средств привело к замене естественного старения искусственным. При искусственном старении заготовку обычно нагревают и охлаждают в определенном режиме. Известны также механические способы искусственного старения – обстукивание заготовок, старение с помощью переносимых вибраторов, старение на вибростендах и т.д.

Желательно, чтобы старение производилось после черновой обработки, т.е. когда снята поверхностная корка.