Fizicheskaya_suschnost_protsessa_izmenenia_TS

Содержание

Слайд 2

Причины потери работоспособности ТС Параметрические отказы ТС, как правило, возникают при

Причины потери работоспособности ТС

Параметрические отказы ТС, как правило, возникают при чистовой

и отделочной обработке заготовок; функциональные − при черновой.
Слайд 3

Причины потери работоспособности ТС Параметрические отказы Одним из основных факторов возникновения

Причины потери работоспособности ТС

Параметрические отказы
Одним из основных факторов возникновения параметрических отказов

ТС являются повреждения инструмента:
● износ (80 % отказов);
● пластическая деформация;
● разрушение.
Слайд 4

Причины потери работоспособности ТС Функциональные отказы Одним из основных факторов возникновения

Причины потери работоспособности ТС

Функциональные отказы
Одним из основных факторов возникновения функциональных отказов

ТС являются:
● остаточные деформации;
● усталостные разрушения;
● старение;
● коррозия;
● изнашивание поверхностей трения (50…80 % отказов).
Слайд 5

Влияние качества поверхностного слоя на эксплуатационные свойства деталей Надежность работы детали,

Влияние качества поверхностного слоя на эксплуатационные свойства деталей

Надежность работы детали, узла

и ТС в целом во многом определяется качеством поверхностного слоя.
Поверхностный слой − слой металла с изме-ненной структурой, фазовым и химическим соста-вом по сравнению с основным металлом, из кото- рого изготовлена деталь.
Слайд 6

Параметры качества поверхностного слоя

Параметры качества поверхностного слоя

Слайд 7

Геометрические характеристики изделия

Геометрические характеристики изделия

Слайд 8

Геометрические характеристики изделия

Геометрические характеристики изделия

Слайд 9

Параметры шероховатости Классификация основных параметров шероховатости поверхности

Параметры шероховатости

Классификация основных параметров шероховатости поверхности

Слайд 10

Параметры шероховатости y p 5 p y V 1 y V

Параметры шероховатости

y

p

5

p

y

V

1

y

V

i

y

V

1

y

p

i

Si

Слайд 11

Направление неровностей

Направление неровностей

Слайд 12

Относительная опрная длина профиля p, % 0 25 50 75 100

Относительная опрная длина профиля

p, %

0
25
50
75
100

0 25 50 75 100

tp , %

Слайд 13

Параметры волнистости Параметры волнистости стандартом не регламентированы, но на практике используются:

Параметры волнистости

Параметры волнистости стандартом не регламентированы, но на практике используются:
● высота

волнистости Wz ;
● наибольшая высота волнистости Wmax ;
● средний шаг волнистости Sw .
Волнистость, как правило, имеет синусоидальный характер, что является следствием колебаний в ТС, возникающих из-за неравномерности сил резания, наличия неуравновешенных масс, погрешностей привода и т.п.
Слайд 14

Классификация допусков и отклонений формы

Классификация допусков и отклонений формы

Слайд 15

Взаимосвязь геометрических параметров качества поверхностей деталей с их эксплуатационными свойствами

Взаимосвязь геометрических параметров качества поверхностей деталей с их эксплуатационными свойствами

Слайд 16

Формирование шероховатости на этапе приработки

Формирование шероховатости на этапе приработки

Слайд 17

Зависимости величины износа U (а) и усталостной прочности σ−1 (б) деталей

Зависимости величины износа U (а) и усталостной прочности σ−1 (б) деталей

от их микрогеометрии (Ra)

Ra opt

Слайд 18

Формирование шероховатости поверхности На образование шероховатости при механической обработке оказывают влияние

Формирование шероховатости поверхности

На образование шероховатости при механической обработке оказывают влияние следующие

факторы:
● геометрия и микрогеометрия режущей части инструмента и кинематика его рабочего движения относительно обрабатываемой поверхности;
● колебательные (высокочастотные колебания до 5000 Гц) перемещения инструмента;
● упругие и пластические деформации материала заготовки;
● вырывание материала и перенос его на поверхность инструмента.
Слайд 19

Формирование волнистости поверхности При механической обработке заготовок происходят нежелательные взаимные перемещения

Формирование волнистости поверхности

При механической обработке заготовок происходят нежелательные взаимные перемещения инструмента

и заготовки, приводящие к образованию волнистости поверхности.
Основными причинами образования волнистости являются:
● гармонические колебания инструмента и заготовки (колебания со средними частотами);
● отжатие заготовки;
● технологическая наследственность.
Слайд 20

Формирование макроотклонений Макроотклонения поверхности при механической обработке определяются следующими факторами: ●

Формирование макроотклонений

Макроотклонения поверхности при механической обработке определяются следующими факторами:
● геометрической неточностью

ТС;
● разностью упругих деформаций ТС при обработке поверхностей;
● температурными деформациями ТС;
● износом режущего инструмента.
Слайд 21

Формирование шероховатости поверхности Точение

Формирование шероховатости поверхности

Точение

Слайд 22

Формирование шероховатости поверхности Элементы режима резания при шлифовании S Vк t

Формирование шероховатости поверхности

Элементы режима резания при шлифовании

S


t

Качественная картина изменения шероховатости Ra

обработанной поверхности при шлифовании
Слайд 23

Физико-механическое состояние поверхностного слоя Одной из характеристик физико-механического состояния поверхностного слоя

Физико-механическое состояние поверхностного слоя

Одной из характеристик физико-механического состояния поверхностного слоя является

его деформационное упрочне-ние. Показателями деформационного упрочнения являются глубина hн и степень Uн наклепа
где Hmax и Hисх − соответственно максимальная микротвердость поверхностного слоя и сердцевины детали, МПа.
Степень наклепа Uн при механической обработке может достигать 60%, а глубина наклепа hн изменяется от (0,02…0,03) мм при шлифовании, до нескольких мм – при обработке заготовок деталей поверхностно-пластическим деформированием (например, алмазным выглаживанием).
Слайд 24

Физико-механическое состояние поверхностного слоя Деформационное упрочнение Эпюра изменения микротвердости Н поверхностного слоя детали после шлифования Hисx

Физико-механическое состояние поверхностного слоя
Деформационное упрочнение

Эпюра изменения микротвердости Н поверхностного слоя детали после

шлифования

Hисx

Слайд 25

Физико-механическое состояние поверхностного слоя Остаточные напряжения По причинам возникновения остаточные напряжения

Физико-механическое состояние поверхностного слоя
Остаточные напряжения

По причинам возникновения остаточные напряжения могут быть:

технологическими;
● эксплуатационными.
Технологические остаточные напряжения формиру-ются в поверхностных слоях деталей при их различной обработке (точении, шлифовании и т.п.) и при восста-новлении (наплавке, заварке, напылении).
Эксплуатационные остаточные напряжения формиру-ются в результате многократно повторяющейся при работе изделия пластической деформации, повышения температуры и присутствия в зоне контакта газовых и жидких сред.
Слайд 26

Физико-механическое состояние поверхностного слоя Остаточные напряжения По протяженности силового поля остаточные

Физико-механическое состояние поверхностного слоя
Остаточные напряжения

По протяженности силового поля остаточные напряжения разделяются

на:
Напряжения первого рода (макронапряжения) − охватывают область, соизмеримую с размерами детали;
Напряжения второго рода (микронапряжения) − распространяются на отдельные зерна металла или границу зерен;
Напряжения третьего рода (субмикронапряже-ния) − связаны с искажением атомной решетки кристалла.
Слайд 27

Физико-механическое состояние поверхностного слоя Эпюра остаточных напряжений после точения σmax =

Физико-механическое состояние поверхностного слоя
Эпюра остаточных напряжений после точения

σmax = (400 …

600) Мпа;
hσ = (0,06 … 0,15) мм
Слайд 28

Физико-механическое состояние поверхностного слоя Эпюра остаточных напряжений после ППД σmax =

Физико-механическое состояние поверхностного слоя
Эпюра остаточных напряжений после ППД

σmax = (700 …

800) Мпа;
hσ = (0,5 … 2,0) мм
Слайд 29

Формирование остаточных напряжений Основными причинами возникновения технологических макронапряжений являются: силовые воздействия,

Формирование остаточных напряжений

Основными причинами возникновения технологических макронапряжений являются:
силовые воздействия, вызывающие

остаточную деформацию металла (способствует образованию остаточных напряжений сжатия);
нагрев локальных объемов поверхностных слоев (способствует образованию остаточных напряжений растяжения);
фазовые превращения металла.
Слайд 30

Формирование остаточных напряжений Основными причинами возникновения технологических микронапряжений являются: ● фазовые

Формирование остаточных напряжений

Основными причинами возникновения технологических микронапряжений являются:
● фазовые превращения металла,

порождающие значительные межзёренные напряжения;
● изменение температуры поверхностных слоёв, приводящее к возникновению в металле различных по природе компонентов с различными коэффициентами линейного расширения;
● анизотропия механических свойств в отдельных зёрнах, в результате неравномерной пластической деформации.
Слайд 31

Мероприятия по снижению остаточных напряжений Выравниевание структуры путем термической обработки, например,

Мероприятия по снижению остаточных напряжений

Выравниевание структуры путем термической обработки, например, отпуска

или старения.
Релаксация остаточных напряжений с помощью вибро- или ультразвуковой обработки.
Слайд 32

Понятие о трении Причиной изнашивания является трение. Согласно ГОСТ 27674-88 (Трение,

Понятие о трении

Причиной изнашивания является трение.
Согласно ГОСТ 27674-88 (Трение, изнашивание и

смазки. Термины и определения) внешнее трение (трение) – явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами
в зонах соприкосновения поверхностей по касатель-ным к ним.
Трение – friction.
Слайд 33

Классификация видов трения Виды трения по наличию и характеру движения ПОКОЯ ТРЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ

Классификация видов трения

Виды трения по наличию и характеру движения

ПОКОЯ

ТРЕНИЕ

ДВИЖЕНИЯ

Слайд 34

Классификация видов трения Виды трения по наличию смазки

Классификация видов трения

Виды трения по наличию смазки

Слайд 35

Понятие об износе и изнашивании Наиболее характерным видом повреждения деталей при

Понятие об износе и изнашивании

Наиболее характерным видом повреждения деталей при трении

является износ.
Износ – это результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (единицах длины, объема, массы и др.).
Изнашивание – процесс отделения материала с поверхности твердого тела и (или) увеличения его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.
Слайд 36

Виды изнашивания В зависимости от превалирующего процесса разрушения поверхности изнашивание разделяется на следующие виды

Виды изнашивания

В зависимости от превалирующего процесса разрушения поверхности изнашивание разделяется на

следующие виды
Слайд 37

Количественным показателем изнашивания является износ. Линейный износ детали можно оценить по

Количественным показателем изнашивания является износ.
Линейный износ детали можно оценить по формуле
U

= J ⋅ υ ⋅ t , мкм
где J – интенсивность изнашивания в мкм/м;
υ – скорость относительного скольжения в м/ч;
t – время работы изделия в часах.

Закономерности изнашивания

Слайд 38

Интенсивность изнашивания J есть функция качества материала трущихся пар и его

Интенсивность изнашивания J есть функция качества материала трущихся пар и его

поверхност-ного слоя, смазки, давления и скорости.
J = ƒ (E, σo, ƒм, Нм, Rmax, tp, P),
где Е – модуль упругости, σo – фрикционная усталость материала (кчс/см2), ƒм – молекулярная составляющая коэффициента трения, Нм – твердость материала, Rmax и tp – параметры шероховатости, Р – давление трущих-ся поверхностей.

Закономерности изнашивания

Слайд 39

Теоретически скорость изнашивания опреде-ляется по формуле: Vи = dU / dt

Теоретически скорость изнашивания опреде-ляется по формуле:
Vи = dU / dt ,
то

есть отношение величины износа ко времени, в течении которого он возник.
Практически скорость изнашивания определяют
Vи = J ⋅ υ .
Износостойкость (wear resistance) – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величи-ной, обратной скорости изнашивания или интенсивнос-ти изнашивания (ч/мкм или м/мкм).
1/J м/мкм; 1/Vи ч/мкм.

Закономерности изнашивания


Слайд 40

Периоды изнашивания деталей U – линейный износ, мкм; Vи – скорость

Периоды изнашивания деталей

U – линейный износ, мкм;
Vи – скорость износа, мкм/ч;
J

– интенсивность износа, мкм/м (км);
t – наработка в ч;
tри – ресурс детали по критерию износа;
U пред – предельный износ.

tнор

tпрогр

Слайд 41

Оценка надежности по критерию износостойкости Предельный износ – износ, соответствующий предельному

Оценка надежности по критерию износостойкости

Предельный износ – износ, соответствующий предельному состоянию

изнашиваемого изделия или его составной части (ГОСТ 30479).
Технический ресурс детали по критерию износа tри можно определить по формуле
где U пред – предельный износ, мкм;
Vи – скорость изнашивания, мкм/ч;
tп – время приработки, ч.
Слайд 42

Если учитывать, что рассеивание размеров детали и скорости изнашивания подчиняются нормальному

Если учитывать, что рассеивание размеров детали и скорости изнашивания подчиняются нормальному

закону распределения, вероятность безотказной работы можно определить с помощью нормируемой функции Лапласа Ф0(z)

где Δа – отклонение среднего значения действительного размера деталей от номинального а, мкм (знак "–" перед Δа ставят при отклонении среднего размера в сторону его уменьшения у "вала" и увеличения у "отверстия", в противном случае ставят знак "+");
σа – среднее квадратическое отклонение размера деталей, мкм;
Vu – математическое ожидание скорости изнашивания, мкм/ч;
σV – среднее квадратическое отклонение скорости изнашивания, мкм/ч;
t – наработка изделия, в ч.

Оценка надежности по критерию износостойкости

Слайд 43

Оценка надежности при линейном законе изнашивания ГРАФИК

Оценка надежности при линейном законе изнашивания

ГРАФИК

Слайд 44

Оценка надежности по критерию износостойкости Характерные значения безразмерной интенсивности изнашивания J различных деталей

Оценка надежности по критерию износостойкости

Характерные значения безразмерной интенсивности изнашивания J различных

деталей