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.
|