Выше было сказано, что не всегда удается определить точные границы, размер и характер дефектов, расположенных внутри отливки или поковки. В таких случаях принимают решение пустить заготовку в обработку и после снятия одного-двух слоев металла проверить ее еще раз.
Снятие литейной корки или ковочной окалины облегчает визуальный осмотр поверхности детали, а также приближает внутренние дефекты к поверхности. Кроме того, при обработанной поверхности можно применить более точные способы определения дефектов, не применяемые на грубой поверхности. Видимые с поверхности дефекты или резко уменьшаются в размерах после предварительной обработки, или увеличиваются, что позволяет окончательно решить, можно ли пускать деталь в дальнейшую обработку, можно ли устранить дефект путем наплавки, или заготовку следует списать в брак.
Но в процессе обработки заготовки могут возникнуть и новые дефекты вследствие остаточных литейных напряжений.
Существующие методы расчета остаточных напряжений основаны на том, что эти напряжения внутри тела взаимно уравновешены, а равнодействующая и момент остаточных напряжений равны нулю. Если удалить часть тела, то равновесие напряженного состояния нарушится. При установлении нового равновесия возникают такие деформации, при которых равнодействующая и момент остаточных напряжений снова равны нулю.
При исследовании характера и величины остаточных напряжений на литых чугунных втулках путем последовательного снятия слоев металла внутри и снаружи втулки обнаружили, что осевое растягивающее напряжение достигает 9 кгс/мм2, а сжимающее— 11 кгс/мм2. Это на образцах простейшей формы и небольших размеров. В реальных отливках, имеющих сложную форму и большие размеры, эти напряжения, очевидно, достигают еще больших величин.
На заводе при обработке сложных отливок не определяют величины остаточных напряжений. Технологи располагают только приближенными данными о знаках этих напряжений в различных частях отливки, но не знают их величин. Обычно рассчитывают на предшествующую термообработку заготовки — отжиг. Последующую термообработку не делают потому, что или завод не располагает оборудованием для этого, или технологи не видят в ней необходимости, или результаты термообработки невозможно оценить.
При обработке литых деталей с остаточными напряжениями после первых же снятых слоев металла происходит перераспределение этих напряжений. Когда наружные слои материала, находящиеся под действием сжимающих напряжений, будут сняты, освободятся растягивающие напряжения, которые вызовут пластическую деформацию детали (т. е. деталь может изменить свои формы), или отдельные слои металла останутся в упруго-напряженном состоянии растяжения. В этом случае они будут уравновешиваться сжимающими напряжениями, возникающими в других слоях металла.
Перераспределение остаточных напряжений происходит также при вырезке или расточке различных отверстий, канавок, переходов йз одного сечения в другое и т. д. В отдельных случаях перераспределение напряжений принимает такую резкую форму, что в обрабатываемой отливке внезапно возникают трещины, которые могут остаться незамеченными В подавляющем же большинстве случаев обработанная деталь сохраняет упруго-напряженное состояние в отдельных слоях металла.
Процессы перераспределения остаточных напряжений в обрабатываемых отливках чрезвычайно сложны и выше дана самая упрощенная характеристика этих процессов.
Со временем остаточные напряжения затухают вследствие пластических сдвигов в упруго-напряженных зернах металла. В процессе затухания напряжений нередко изменяется форма детали. Наиболее типичным примером этого является изменение формы новых цилиндровых втулок дизеля; втулка принимает эллиптическую форму, которая не остается стабильной, так как наибольший диаметр эллипса имеет склонность к перемещению.
Таким образом, готовая деталь дизеля, изготовленная путем отливки, еще до начала работы может иметь дефекты, которые сокращают срок ее службы или приводят к разрушению во время работы. Такими дефектами являются необнаруженные внутренние пороки металла и остаточные литейные напряжения.
Как уже говорилось, остаточные напряжения не могут быть категорически причислены только к вредным явлениям. Иногда возникшие в отливках напряжения благоприятно сказываются на эксплуатации детали. Напряжения, вызванные внешними силами, накладываются на уже существующие, которые в зависимости от данных условий могут оказаться даже полезными. Если бы величина напряжений в фасонных отливках легко определялась, ее можно было бы учитывать при проектировании отливок.
Снятие литейной корки или ковочной окалины облегчает визуальный осмотр поверхности детали, а также приближает внутренние дефекты к поверхности. Кроме того, при обработанной поверхности можно применить более точные способы определения дефектов, не применяемые на грубой поверхности. Видимые с поверхности дефекты или резко уменьшаются в размерах после предварительной обработки, или увеличиваются, что позволяет окончательно решить, можно ли пускать деталь в дальнейшую обработку, можно ли устранить дефект путем наплавки, или заготовку следует списать в брак.
Но в процессе обработки заготовки могут возникнуть и новые дефекты вследствие остаточных литейных напряжений.
Существующие методы расчета остаточных напряжений основаны на том, что эти напряжения внутри тела взаимно уравновешены, а равнодействующая и момент остаточных напряжений равны нулю. Если удалить часть тела, то равновесие напряженного состояния нарушится. При установлении нового равновесия возникают такие деформации, при которых равнодействующая и момент остаточных напряжений снова равны нулю.
При исследовании характера и величины остаточных напряжений на литых чугунных втулках путем последовательного снятия слоев металла внутри и снаружи втулки обнаружили, что осевое растягивающее напряжение достигает 9 кгс/мм2, а сжимающее— 11 кгс/мм2. Это на образцах простейшей формы и небольших размеров. В реальных отливках, имеющих сложную форму и большие размеры, эти напряжения, очевидно, достигают еще больших величин.
На заводе при обработке сложных отливок не определяют величины остаточных напряжений. Технологи располагают только приближенными данными о знаках этих напряжений в различных частях отливки, но не знают их величин. Обычно рассчитывают на предшествующую термообработку заготовки — отжиг. Последующую термообработку не делают потому, что или завод не располагает оборудованием для этого, или технологи не видят в ней необходимости, или результаты термообработки невозможно оценить.
При обработке литых деталей с остаточными напряжениями после первых же снятых слоев металла происходит перераспределение этих напряжений. Когда наружные слои материала, находящиеся под действием сжимающих напряжений, будут сняты, освободятся растягивающие напряжения, которые вызовут пластическую деформацию детали (т. е. деталь может изменить свои формы), или отдельные слои металла останутся в упруго-напряженном состоянии растяжения. В этом случае они будут уравновешиваться сжимающими напряжениями, возникающими в других слоях металла.
Перераспределение остаточных напряжений происходит также при вырезке или расточке различных отверстий, канавок, переходов йз одного сечения в другое и т. д. В отдельных случаях перераспределение напряжений принимает такую резкую форму, что в обрабатываемой отливке внезапно возникают трещины, которые могут остаться незамеченными В подавляющем же большинстве случаев обработанная деталь сохраняет упруго-напряженное состояние в отдельных слоях металла.
Процессы перераспределения остаточных напряжений в обрабатываемых отливках чрезвычайно сложны и выше дана самая упрощенная характеристика этих процессов.
Со временем остаточные напряжения затухают вследствие пластических сдвигов в упруго-напряженных зернах металла. В процессе затухания напряжений нередко изменяется форма детали. Наиболее типичным примером этого является изменение формы новых цилиндровых втулок дизеля; втулка принимает эллиптическую форму, которая не остается стабильной, так как наибольший диаметр эллипса имеет склонность к перемещению.
Таким образом, готовая деталь дизеля, изготовленная путем отливки, еще до начала работы может иметь дефекты, которые сокращают срок ее службы или приводят к разрушению во время работы. Такими дефектами являются необнаруженные внутренние пороки металла и остаточные литейные напряжения.
Как уже говорилось, остаточные напряжения не могут быть категорически причислены только к вредным явлениям. Иногда возникшие в отливках напряжения благоприятно сказываются на эксплуатации детали. Напряжения, вызванные внешними силами, накладываются на уже существующие, которые в зависимости от данных условий могут оказаться даже полезными. Если бы величина напряжений в фасонных отливках легко определялась, ее можно было бы учитывать при проектировании отливок.
Комментариев нет:
Отправить комментарий
Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.