Прочность неподвижных соединений

Прочность неподвижных соединений снижается при контактировании сопрягаемых поверхностей, покрытых смазочным материалом, за счет уменьшения коэффициента трения. Следовательно, удаляя с посадочных поверхностей масляные и жировые пленки, можно значительно повысить коэффициент трения и вместе с ним и несущую способность соединения. Поскольку полностью удалить масляные покрытия с металла практически невозможно, так как адсорбционная связь жировых молекул и металла является чисто электрической, наиболее эффективной и практически без загрязнения окружающей среды является очистка материалов тлеющим разрядом газа. Повышение коэффициента трения в сопряжении деталей до 0,7 объясняется не только удалением с поверхности органических веществ. Одновременно с очисткой происходит окисление металла в результате нагрева его ионами разряда. Даже разряд в инертном газе не исключает окисления, так как металл содержит значительное количество кислорода. Толщина окисной пленки составляет 0,06—0,08 мкм.

Регулированием интенсивности воздействия разряда на посадочные поверхности (плотность энергии на единицу площади) можно изменять толщину слоя жировых загрязнений и, следовательно, коэффициент трения. При определенной интенсивности обработки тлеющим разрядом посадочных поверхностей статическая прочность соединений возрастает более чем в 6 раз по сравнению с запрессовкой. Дальнейшее увеличение интенсивности разряда не повышает коэффициент трения в сопряжении и не увеличивает прочность соединения.

Такой вид сборки с термовоздействием особенно перспективен для соединений с ограниченной жесткостью охватывающей детали или малой поверхностью сопряжения. Выбор способа повышения статической прочности определенного соединения должен производиться из условий экономической целесообразности для данного вида производства на основании требуемой прочности.

Повысить усталостную прочность валов в соединениях с натягом можно введением покрытий и специальных промежуточных сред в зону контакта, поскольку одной из причин, снижающих предел выносливости охватываемой детали в соединениях с натягом, является фреттинг-коррозия. Появление фреттинг-коррозии не зависит от метода образования неподвижного соединения запрессовкой или сборкой с термовоздействием.

Значительно уменьшают вредное влияние контактного трения и, следовательно, фреттинг-коррозию, гальванические покрытия. Твердые гальванические покрытия обладают хорошей износостойкостью и сопротивляемостью коррозии. Однако эти покрытия вызывают в поверхностных слоях основного металла остаточные растягивающие напряжения, что снижает предел выносливости детали. Поэтому их применение для узлов, работающих в условиях знакопеременного изгиба возможно только в сочетании с предварительной технологической обработкой, обеспечивающей в поверхностном слое детали остаточные напряжения сжатия (азотирование, цементация, обкатывание роликами и др.).

Для повышения усталостной прочности в соединениях собираемых валов с термовоздействием применение твердых покрытий экономически нецелесообразно, поскольку такого же эффекта можно достичь с меньшими затратами. Например, применение анодных покрытий, не вызывающих остаточных растягивающих напряжений в поверхностном слое основного металла, приводит к увеличению выносливости вала на 25 % при одновременном повышении прочности соединения в 2,5 раза. Использование полимерных пленок также повышает усталостную прочность. Полимерная пленка снижает концентрацию напряжений у кромки ступицы и затрудняет окисление металла, благодаря чему уменьшается фреттинг-коррозия.

Второй путь повышения усталостной прочности — снижение уровня напряжений в валах путем уменьшения натяга в соединении. При этом снижение контактного давления в посадке с (90 ± 15) до (28 + 7) МПа повышает усталостную прочность валов более чем на 32 %. Статическая же прочность соединений, собранных с термовоздействием после эксплуатации в условиях циклического нагружения возрастает.
Технологии производства:
© 2009-2013 Все права защищены и принадлежат их владельцам. [+]