Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя цилиндрических деталей с наружной резьбой

• Автор: Артёмова, Наталья Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 138 с. : ил.

РАЗДЕЛ 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л .Формирование качества поверхностного слоя деталей машин
1.2. Дефекты кристаллической структуры металла, возникающие в поверхностных слоях деталей машин
1.3. Неразрушающие методы исследования дефектной структуры материала
1.4. Выводы
РАЗДЕЛ 2. АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ МИКРОТРЕЩИН, РАЗВИВАЮЩАЯСЯ В УСЛОВИЯХ ВИБРАЦИОННОГО НАГРУЖЕНИЯ МАТЕРИАЛА ДЕТАЛИ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ
2.1. Динамика дислокационных сегментов в поле знакопеременных напряжений
2.2. Дислокационный механизм развития микротрещин в условиях вибрационного нагружения материала
2.3. Расчёт поля акустической эмиссии микротрещин в металле
2.4. Выводы
РАЗДЕЛ 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗВИТИЯ МИКРОТРЕЩИН
3.1. Обзор экспериментальных методов акустико-эмиссионной диагностики микротрещин
3.2. Описание установки, регистрирующей сигналы акустической эмиссии
3.3. Методика проведения экспериментальных исследований АЭ развивающихся микротрещин и выбор объектов исследования
3.4. Результаты экспериментальных исследований
3.5. Выводы
РАЗДЕЛ 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НАРУЖНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ
4.1. Теоретические обоснования технологии упрочнения поверхностного слоя деталей с резьбой
4.2. Технология дислокационного упрочнения поверхностного слоя цилиндрических деталей с наружной резьбой
4.3. Проведение сравнительных экспериментальных исследований и анализ полученных результатов
4.4. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

Общая характеристика работы. Анализ эксплуатации деталей машин показывает, что они выходят из строя по причинам, связанным с функционированием и несовершенством их поверхностных слоев [1,2,3]. Это относится и к широкоприменяемым в различных областях техники резьбовым соединениям (РС), которые составляют _ 15-20% от общего количества соединений в конструкциях современных машин [4].
Существующие требования к резьбовым соединениям регламентируют материал, технологию изготовления и нагрузку в статических условиях и не учитывают изменения, происходящие в материале деталей РС при эксплуатации. Вместе с тем, в процессе воздействия интенсивных вибрационных нагрузок, вследствие специфики работы РС, колебания, возбуждаемые в материале деталей РС, сопровождаются знакопеременными напряжениями, которые могут вызвать движение линейных дефектов кристаллической структуры, и скопление их у препятствия в виде комплекса примесей. Это может привести к образованию микротрещин (МТ) в поверхностном слое и в последующем разрушению материала. Процесс разрушения контактирующих поверхностей в большинстве случаев протекает по усталостному механизму, вызванному упругими, упругопластическими и пластическими деформациями, которые сопровождаются процессами генерирования, аннигиляции дефектов, накопления сдвиговой энергии, образования и разрушения адгезионных связей и др. [5].
В процессе формообразования резьбы и при эксплуатационном многоцикловом нагружении происходит непрерывное накопление пластических деформаций, что приводит к исчерпанию запаса пластичности металла в поверхностном слое и возникновению несплошностей в виде трещин.
Усталостное разрушение резьбовых соединений, часто встречающееся на практике, - результат действия многоцикловых переменных нагрузок. Амплитуда переменной нагрузки, приводящей к разрушению, оказывается в 10-20 раз меньшей, чем величина нагрузки при статическом разрушении
при начальных условиях их = и. = йх = й. = 0. Чтобы применить к данной задаче принцип Гюйгенса, выберем контур 8 так, как показано на рисунке 2.3. Тогда выражение (24) принимает вид
На функцию Грина можно наложить и другое граничное условие при ъ
0. А именно можно потребовать, чтобы она удовлетворяла равенствам
В этом случае, очевидно, пропадает первое слагаемое в (28), так как из
(29) следует дополнительное условие их = 0 при |х| < 00 и поле излучения может
быть рассчитано по известным значениям и,|_ (| =и°, которые могут быть определены каким-либо косвенным образом, например, экспериментально. Таким образом, задача об определении берегов МТ «° должна в этом случае решаться изолировано от задачи об излучении.
Рассмотрим основные свойства излучения рассматриваемой простой МТ (рисунок 2,3), используя при анализе функцию Грина Ст, удовлетворяющую граничным условиям (29). Имея ввиду возможность описания распространяющейся МТ, будем исходить из преобразованного по Фурье выражения (28), которое в данном случае можно представить в виде
где величина в.т(г,со,к) = с:М01тк описывает отклик упругого полупространства с граничными условиями (29) на единичное дельта-образное смещение точек поверхности в направлении нормали.
В случае изотропных твердых тел удобно оперировать с потенциалами Ламе <р и ц/, связанными с компонентами их и иг соотношениями:
(31)
дх дг ' дг дх
и перейти от (30) к выражению
<тн = 0 , и, = 0 , ]х| < со.
(29)
(30)