36 / 142
Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 1. 2017
Innovative Technologies
in Mechanical Engineering
____________________________________________________________________
36
высокая жесткость головок и стержня;
минимальная масса и габариты (размеры шатуна не должны препятствовать его
проходу через цилиндр при сборке двигателя);
простота и технологичность конструкции.
Для изготовления шатунов бензиновых двигателей используются углеродистые или
легированные стали 45, 45Г2, 40Г, 40Х, 40ХН, 40Р, а для дизельных двигателей –
высокопрочные легированные стали 18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА, 40ХНЗА, 40Х2МА и др.
Шатуны могут отливаться, также, из высокопрочных титановых сплавов или
композитных материалов.
При многократном действии нагрузок в местах, где имеется резкое повышение
напряжений вследствие наличия отверстий, выточек пустот, включений, трещин и т. д.,
происходят внезапные изломы усталостного разрушения.
Основными дефектами шатунов являются трещины, изгиб и скручивание тела шатуна,
износ отверстий в головах шатуна под втулку и вкладыши, повреждения плоскостей разъема
шатуна и опорных поверхностей под головки и гайки шатунных болтов, дефекты резьбовых
отверстий в теле шатуна, износ втулок верхних головок и баббитовой заливки нижних
головок шатуна.
Выносливость металлов и сплавов зависит от их природы, характера обработки,
состояния поверхности, условий эксплуатаций и т. п. На предел выносливости большое
влияние оказывает неоднородность металла. В металле всегда могут присутствовать
трещины, неметаллические включения, газовые пузыри, пустоты, которые при нагрузках
вызывают общую концентрацию напряжений [2].
Кроме указанных факторов на долговечность деталей также влияют:
1)структурное состояние, термическая обработка;2)состояние поверхностного слоя; 3)
температурой и средой испытания; 4) масштабным фактором; 5) частотой нагружения; 6)
концентрацией напряжений; 7) асимметрией цикла нагружения; 8) вида напряженного
состояния; 9) контактного трения.
Качество поверхностного слоя во многом определяется технологией изготовления
деталей. Среди финишных методов обработки, позволяющих сформировать сочетание
микрогеометрии и физико-механических свойств, являются методы поверхностного
пластического деформирования.
Теория
Поверхностное пластическое деформирование
Поверхностное пластическое деформирование (ППД) — это метод обработки деталей
без снятия стружки, при котором пластически деформируется только поверхностный слой
деталей. В результате ППД уменьшается шероховатость поверхности, увеличивается
твердость (микротвердость) металла, в поверхностном слое детали возникают сжимающие
остаточные напряжения.
Достоинством ППД является технологическая универсальность и экономичность
метода. По характеру взаимодействия инструмента с деталью методы ППД подразделяется
на статические и ударные.
Статическое ППД осуществляется перемещением инструмента вдоль обрабатываемой
поверхности с постоянной или закономерно изменяющейся силой деформирования или
глубиной внедрения.
Ударное ППД осуществляется нанесением инструментом случайно распределенных
или регулярных ударов по детали.