Качество поверхности деталей машин зависит в основном от метода и режимов проведения отделочной обработки. При определенных условиях поверхностный слой может быть укреплен, а иногда ослаблен; назад путем технологического воздействия необходимо в поверхностном слое создавать такие механические свойства и
остаточные напряжения, которые в наибольшей степени соответствуют условиям длительной и надежной эксплуатации. Целенаправленное формирование поверхностного слоя с заданными свойствами в процессе изготовления детали является одной из важнейших задач технологии машиностроения.
Качество поверхностного слоя может быть повышена в результате применения как обычных методов при определенных режимах, так и специальных (упрочняющих) методов обработки. Поверхностные слои деталей машин формируются в основном на окончательных операциях механической обработки.
Поверхности деталей машин упрочнюють различными методами обработки без снятия стружки. Эти методы основаны на пластическом деформировании поверхностного слоя. В результате применения этих методов твердость поверхностного слоя повышается, в нем возникает наклеп и сжимающие остаточные напряжения 40 - 70 кгс / мм. При укреплении обработки участков концентрации напряжений уменьшается влияние этих напряжений на прочность детали. Влияние клеветы благоприятно для повышения предела выносливости деталей. Используются следующие методы обработки, укрепляет, основанные на поверхностно-пластическом деформировании материала детали.
Дробеструйной наклепування применяют для повышения предела выносливости деталей из стали и цветных сплавов, а также для укрепления сварных швов. Наклепуванню подвергают пружины, листы рессор, зубчатые колеса. На качество поверхности влияют размер и скорость движения дроби, а также угол атаки и продолжительности обработки. Глубина клеветы достигает 0,5 - 1,5 мм, выходная твердость повышается на 20 - 50%. Срок службы пружин повышается в 1,5 - 2 раза, зубчатых колес в 2,5 раза, рессор в 10 - 12 раз. После обработки дробью шероховатость поверхности Ra = 3,2 - 0,8 мкм шероховатость грубооброблених поверхностей уменьшается,
а чистооброблених увеличивается. Обработке подвергают незакаленные и термообработанные детали, используя чугунный или стальная дробь диаметром 0,4 - 2 мм. Продолжительность обработки не более 10 минут, ее производят в специальных камерах при помощи пневматических или центробежных дробеметов.
Наклепування бойками (чеканка) осуществляют с помощью пневматических молотов. Рабочим инструментом является сферический ударник. От его действия на поверхности остаются вмятины. Метод применяют для наклепування участков концентрации напряжений крупных деталей до их окончательной обработки.
Обкатка роликами и шариками применяют для обработки и упрочнения деталей цилиндрической формы. Его делают после чистовой обработки лезвийним инструментом, уменьшает высоту микронеровностей в 2 -3 раза и увеличивает несущую поверхность.
Раскатки отверстий выполняют багатороликовимы инструментами сверлильных, токарно-револьверных, агрегатных станках. При раскатке повышается твердость поверхностного слоя на 25 - 50% и его износостойкость в 1,5 - 2 раза. Такой же результат получают при дернованиы отверстий шариками и оправками, калибрующих.
Обработка стальными щетками - эффективный метод упрочнения деталей на глубину 0,04 - 0,06 мм. Щетки, состоящие из стальных проволок диаметром 0,3 -0,1 мм вращаются с окружной скоростью 30 - 45 м / сек; их устойчивость - несколько тысяч часов. При обработке щетками средней жесткости исходная шероховатость уменьшается в 2 - 4 раза. Через 4-6 секунд шероховатость поверхности достигает минирисьного значение и дальше начинаем резко увеличиваться с образованием наплывов. Микротвердость поверхностного слоя возрастает в 3 - 4 раза по сравнению с исходной.
По критериям работоспособности и причинами выхода деталей машин из строя их можно разбить на три группы. К первой группе относятся детали, работоспособность которых лимитируется износостойкостью трущихся. В зависимости от вида износа следует применять различные методы укрепления. При абразивном износе следует применять поверхностная закалка; химико-термическую обработку (цементацию, азотирование, цианування, сульфидирования и др.); наплавкой; гальваническое (хромирование, борирования). При коррозионно-и молекулярно-механическом износе кроме перечисленных методов можно применять укрепление поверхностно-пластическим деформированием с созданием большой глубины клеветы, укрепление поверхностным закалкой и химико-термической обработкой, а также комбинацию последних методов с последующим клеветой.
Ко второй группе относятся детали выходят из строя в результате износа трущихся, и разрушения поверхностей контакта. Методы укрепления, рекомендуют: поверхностно-пластическое деформирование (глубина клеветы 0,5 мм и более), поверхностная закалка, химико-термическая обработка (самостоятельно и в комбинации с клеветой).
К третьей группе относятся тяжконавантажени детали. Их материал подвергается переменным напряжениям, величина которых может быть выше предела выносливости. Детали этой группы выходят из строя в результате явлений усталости, вызывающих разрушение по всему сечению детали. Методы укрепления: поверхностно-пластическое деформирование (дробиструминевий клевету, чеканки, обработки роликами) поверхностная закалка, химико-термическая обработка и сочетание двух последних методов с последующим наклепуванням.
Применение методов упрочняющей технологии повышают долговечность машин, сокращают потребность в материалах и запасных частях, позволяют уменьшить габаритные размеры и массу деталей вследствие повышения допустимых напряжений, а также снижают затраты на изготовление и эксплуатацию машин.