Здавалка
Главная | Обратная связь

Остаточные напряжения в обработанной поверхности



Остаточными напряжениями называют внутренние напряжения, которые сохраняются в детали при снятии внешней нагрузки. Различают напряжения первого, второго и третьего рода. Напряжения первого рода уравновешиваются в объеме детали или большей части ее. Напряжение второго рода представляют собой местные напряжения, охватывающие объем одного или нескольких зерен металла. Возникновение напряжений второго рода может быть связано, например, с различной ориентацией кристаллографических плоскостей зерен в поликристаллическом теле, а следовательно, и с различной степенью пластической и упругой деформации отдельных зерен. Напряжения третьего рода уравно­вешиваются в пределах субмикроскопических объемов одного зерна, т. е. охватывают объем нескольких кристаллических ячеек.

Остаточные напряжения в поверхностном слое при обработке резанием возникают под действием нескольких причин:

1. Пластическая деформация металла поверхностного слоя изменяет все его механические свойства, в том числе уменьшает плотность, а следовательно, увеличивает объем. Увеличению объема поверхностного слоя препятствуют недеформированные нижележащие слои. В результате в слое, прилегающем к поверхности, возникают сжимающие напряжения, а в нижележащих - напряжения растяжения.

2. При обработке металлов, обладающих пониженными пластическими свойствами, формируется элементная стружка. При этом нарушаются связи между основным металлом и элементом стружки, что предохраняет поверхностный слой от дополнительного воздействия напряженного поля стружки. Силы трения на задней поверхности инструмента растягивают зерна поверхностного слоя, который стремится увеличить свою площадь. Этому препятствует упруго-напряженный слой металла, лежащий в глубине. В результате в поверхностном слое форми­руются остаточные тангенциальные напряжения сжатия, а в ни­жележащих слоях - компенсирующие их остаточные напряжения растяжения.

3. При резании вязких и пластических сталей и сплавов связи между стружкой и основным металлом не нарушаются. После пластического вытягивания кристаллические зерна поверхностного слоя дополнительно деформируются сходящей стружкой (вытягивание зерен в направлении схода стружки). В этом случае может произойти полная переориентация зерен поверхностного слоя (вытягивание в вертикальном и сжатие в горизонтальном направлении). В поверхностном слое, стремящемся занять меньшую площадь, формируются остаточные напря­жения растяжения.

4. При обработке резанием наблюдается мгновенный нагрев тонких поверхностных слоев до высоких температур. Верхним нагретым слоям, стремящимся увеличить объем, сопротивляются нижележащие слои, в результате чего образуются напряжения сжатия. В случае возникновения напряжений, превышающих предел текучести данного металла, в поверхностном слое произойдет термопластическая деформация. При охлаждении объем верхних нагретых слоев уменьшается, однако сжатию препятствуют нижележащие слои. Под действием тепла, выделяющегося в зоне резания, в поверхностном слое образуются остаточные напряжения растяжения, а в нижележащих слоях — напряжения сжатия.

Таким образом, растягивающие напряжения формируются под действием температуры только в том случае, если внутренние напряжения, возникающие при нагреве, превзойдут предел теку­чести данного материала.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.