CC BY
54
УДК 621.787:9.015
А. А. Кашкаров, В. А. Мамонтов Астраханский государственный технический университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ КРУГЛЫХ ОБРАЗЦОВ,
УПРОЧНЕННЫХ ОБКАТЫВАНИЕМ РОЛИКОМ, НА ИХ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Для изучения влияния шероховатости поверхности круглых образцов перед упрочнением на их долговечность было изготовлено три серии образцов круглого сечения (рис. 1) по 30 штук в каждой партии из стали 40Х (ГОСТ 1052-92) с шероховатостью Яг 40, 20 и 10. Указанные нормы шероховатости обычно назначают исходными под упрочнение обкатыванием.
Рис. 1. Круглый образец для усталостных испытаний
Конструкция и форма образцов для проведения сравнительных усталостных испытаний соответствуют ГОСТ 25.502-79.
Химический состав и механические свойства материла образцов представлены в таблице.
Химический состав и механические свойства образцов
Содержание элементов, %
С Мп ЄІ Сг № Р 8
0,39...0,41 0,59...0,61 0,33...0,35 0,45...0,47 0,10...0,12 0,01 0,01
Механические свойства
от, МПа ов, МПа 5,% ¥, %
586...599 729...741 7 6. 61,5
Рабочая часть образцов обрабатывалась на станке с числовым программным управлением 16К20ФЗС32. Обработка на этом станке позволила исключить субъективные ошибки при получении заданной шероховатости и достичь точности формы и размеров круговой выточки образцов. Точение выточки производилось токарным резьбовым резцом с пластинкой из твердого сплава Т15К6 с радиусом закругления лезвия резца при вершине, составляющим 0,1 мм.
Упрочнение образцов поверхностным пластическим деформированием выполнялось с помощью однороликового обкатывающего приспособления (рис. 2).
Рис. 2. Однороликовое приспособление для обкатывания
Упрочняющее обкатывание роликом осуществлялось с усилием 1 000 Н на глубину 0,6 мм. Величина усилия определена на основе предварительно проведенного однофакторного эксперимента. При обкатывании усилие создавалось динамометром сжатия и контролировалось индикатором часового типа. Г лубина наклепа при обкатывании контролировалась на шлифах, вырезанных из средней части образцов методом микротвердости на приборе ПМТ-3.
Испытание образцов выполняли сериями при циклическом изгибе на экспериментальных установках кафедры «Судостроение и судоремонт» Астраханского государственного технического университета. Установки обеспечивают консольное нагружение вращающихся образцов при нормальной температуре окружающего воздуха и отсутствии агрессивной среды.
Образцы испытывали при симметричном цикле нагружения. База испытаний составила 1 • 107 циклов.
На основе результатов усталостных испытаний построены 3 кривые долговечности (рис. 3). По полученным данным видно, что долговечность образцов уменьшается с увеличением шероховатости.
Рис. 3. Долговечность образцов диаметром 10 мм, упрочненных поверхностно-пластическим деформированием (ППД), при изменении шероховатости выточек в диапазоне & 10.. .40
На уровне напряжения 500 МПа снижение долговечности образцов при увеличении шероховатости с ^ 40 до & 20 составляет 23 %, а увеличение шероховатости до ^ 40 снижает долговечность на 39 %, причем увеличение шероховатости с & 20 до ^ 40 приводит к снижению долговечности на 21 %. На уровне напряжения 400 МПа снижение долговечности составляет 20, 33 и 17 % соответственно. Следовательно, увеличение шероховатости до упрочнения снижает изгибную усталостную прочность обкатанных образцов.
Полученные данные найдут применение в расчетах на усталостную прочность зубчатых колес, упрочненных ППД.
Получено 25.12.2005
THE RESEARCH OF THE INFLUENCE OF SURFACE ROUGHNESS OF ROUND SAMPLES HARDENED BY ROLLER BURNISHING ON THEIR DURABILITY
A. A. Kashkarov, V. A. Mamontov
The results of fatigue tests of round samples having different roughness range hardened by surface plastic deformation are given in the paper. The received data will be applied in calculation of fatigue strength of cog-wheels hardened by surface plastic deformation.
