37 / 142
Актуальные проблемы в машиностроении
. Том 4. № 1. 2017
Инновационные технологии
в машиностроении
____________________________________________________________________
37
Применение ППД позволяет уменьшить эффективный коэффициент концентрации
напряжений и обеспечить равнопрочность конструкции по всем участкам поверхности.
Упрочнение деталей методом ППД базируется на закономерностях упругопластического
деформирования поверхностного слоя твердым телом.
Механизм упрочнения ППД состоит в лавинообразном развитии дислокаций,
скапливающихся вблизи линии сдвигов, и последующей их остановке различными
препятствиями. В первый момент происходит дробление зерен на блоки с образованием
мозаической структуры. Далее, из-за развития сдвигов по плоскостям скольжения
образуются новые, более мелкие зерна. Кристаллы, теряя первоначальную форму,
сплющиваются и вытягиваются в направлении деформирования с формированием
волокнистой структуры с анизотропными свойствами. При неправильно выбранных,
«завышенных» режимах упрочнения может произойти перенаклеп металла, который
проявляется в образовании микротрещин, снижении начальных остаточных напряжений
сжатия, увеличении шероховатости. Перенаклеп снижает эксплуатационные свойства
конструкций, не поддающиеся термообработке.
Существует множество методов поверхностного пластического деформирования.
Виброударный метод
Виброударный метод упрочнения основан на использовании колебаний не связанных
друг с другом частиц упрочняющего тела (стальных шариков или абразивных гранул) и
обрабатываемой детали. Упрочняющее тело и деталь помещаются в контейнер, находящийся
в состоянии вибрации.
Дробеструйный метод
Этот метод основан на использовании кинетической энергии обрабатывающих сред,
которые могут подаваться на обрабатываемую поверхность с помощью сжатого воздуха,
жидкости под давлением, вращающихся лопаток дробеметных аппаратов.
Ударно-барабанный метод
Этот метод применяется для упрочнения деталей из алюминиевых сплавов типа
панелей, обшивок, лонжеронов, поясов, нервюр, стрингеров, шпангоутов с гладкими и
ребристыми поверхностями. Ударно-барабанный метод может применяться также для
крупногабаритных корпусных деталей, располагаемых в центральной части многогранного
или цилиндрического барабана, и для крупногабаритных внутренних полостей, когда
обрабатываемая деталь сама является барабаном.
Обкатывание (раскатывание)
Метод обкатывания рекомендуется для обработки деталей, имеющих гладкие
наружные цилиндрические и конические поверхности и концентраторы напряжений типа
галтелей, канавок, надрезов, резьб. Процесс обкатывания основан на вдавливании твердого
металлического инструмента (шарика, ролика) в обрабатываемую поверхность при их
взаимном перемещении. Шероховатость поверхности в результате обкатывания снижается.
Алмазное выглаживание
Этот метод рекомендуется для упрочнения поверхностей деталей в узлах,
воспринимающих статические, ударные и повторно-переменные нагрузки при нормальных и
повышенных температурах.
С точки зрения кинематики некоторые изложенные методы являются
нецелесообразными для обработки поверхностей деталей имеющих сложную форму они
являются наиболее трудоемкими и энергозатратными.