Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Алехин Алексей Геннадьевич

Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки
<
Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Алехин Алексей Геннадьевич. Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки : Дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 : Волгоград, 2004 139 c. РГБ ОД, 61:05-5/1616

Содержание к диссертации

Введение

1. Современное состояние вопроса повышении нагрузочной способности соединений с натягом - 9

1.1. Анализ соединений с натягом 9

1.2. Методы повышения нагрузочной способности соединений с натягом - 14

13, Объект исследования 26

1.4. Выводы по первой главе и задачи исследования 30

2. Исследование влияния режимов лазерной закллкн на механическис свойства и параметры геометрии контактирующих поверх ностей - 32

2.1.. Особенности метода модифицирования контактирующих поверх ноетей лазерной закалкой 2.2. Методика исследования треков лазерной закалки 38

23. Результаты исследования влияния режимов лазерной закалки на механические свойства и геометрические параметры цилиндрических тел

2.3.1. Анализ влияния режимов лазерной закалки на механические свойства и шаговые параметры трека

23.2. Анализ влияния режимов лазерной закалки на рельеф обрабатываемой поверхности

2.4. Выводы по второй главе 57

3. Теоретическое исследование нагрузочной способности соединений 58

3.1. Нагрузочная способность соединений с натягом 58

3.2. Исследование влияния лазерной закалки на длину фактического контакта модифицированного соединения с натягом 62

23. Выводы по третьей главе 68

4. Экспериментальное исследование нагрузочной способности соединений с натягом - 69

4.1- Экспериментальная установка и лабораторные образцы 69

4.2, Порядок проведения эксперимента 86

4.3- Результаты экспериментального исследования 90

4.3.1. Результаты исследования нагрузочной способности соединений с натягом 90

4.3.2. Анализ влияния режимов лазерной закатки на нагрузочную способность соединения с натягом - 92

4.3.3. Результаты исследования на сдвинеустойчивость соединений с натягом 97

4.3.4. Анализ влияния модифицирования контактирующих поверхностей на сдвнеустойчивость соединений с натягом - 100

4-4. Выводы по четвертой главе 102

5. Практическая реализация результатов исследования 104

5-1. Рекомендации по проектированию соединений с натягом и методика выбора режимов лазерной закалки - 104

5.2. Методы инженерного расчета модифицированных соединений с натягом 108

5.3. Выводы по пятой главе 115

Общие выводы 116

Литература

Введение к работе

Актуальность работы. В машинах и технологическом оборудовании (ТО) находят широкое применение соединения с натягом. Во многих случаях при использовании посадок с натягом, например в двигателях внутреннего сгорания, металлорежущих стайках, турбинах параметры жесткости и прочности стыка являются важными факторами, определяющими работоспособность машины [12, 44, 70, 75, 86, 85, 87]. С увеличением производительности ТО возрастают нагрузки на узлы, и, как следствие, ожесточаются требования к качеству работы соединений с натягом.

Существующие методы повышения нагрузочной способности соединений с натягом основываются, как правило, на улучшении качества взаимодействующих поверхностей, увеличении размеров деталей, посадочного натяга и др. Предлагаемые методы повышения нагрузочной способности [16, 46, 47, 57, 64] для неподвижных стыков ограничиваются тем, что они препятствуют раскрытию стыка только кулоновской силой трения [16, 36, 48, 93]. Постановка в плоскости стыка штифтов, шпонок незначительно повышает его сдвиговую жесткость, т.е, способность поверхностных слоев контактирующих тел сопротивляться относительному перемещению в касательном к стыку направлении, так как жесткость шпонок и штифтов значительно ниже касательной жесткости стыка, работающего в упругой области, При переходе касательных смещений в стыке в область пластических деформаций, где влияние штифтов и шпонок более значительно, возрастает опасность возникновения фреттинг-коррозии. Поэтому при проектировании и расчете соединений с натягом, работающих за счет сил сцепления, необходимо обеспечить их работу в области упругих деформаций. Следовательно, актуальной задачей является разработка и исследование методов повышения нагрузочной способности и сдвиго устойчивости соединений с натягом, эксплуатирующихся в тяжелом режиме [57, 71].

Нагрузочная способность соединений с натягом во многом определя-этта "Аздвдтюлй їгсшертйігстлїят uiit w вхяптхкгщгующїїя летзлеїі, JjpjH форми 5 рованил требуемых свойств поверхностного слоя используют как традиционные методы механической обработки (точение, шлифование)» так и методы на основе физико-технической обработки контактирующих поверхностей. К таким методам можно отнести обработку поверхностей контакта концентрированными потоками энергии в виде лазерного излучения, применяемую в качестве упрочняющей обработки. Особенность лазерной закалки по сравнению с традиционными методами обработки поверхностного слоя деталей заключается в комплексном воздействии на поверхностный слой, что позволяет целенаправленно формировать его структуру, физико-механические свойства, шероховатость, а также рельеф поверхности,

Значительный вклад в исследование нагрузочной способности соединений с натягом, внесли отечественные ученые: Л,Т. Балацкий [16], Г.А. Бобровников [17], А.В. Бородин [18, 19, 63, 64, 65, бб, 67], М.М. Кобрин [44], А.Б. Корона [47], 3-М, Левина [52], В,И. Максак [54], Н.М. Михин [49], Д.Н. Решетов [52, 70, 71], ИЛ, Сухарев [87], Н.Д. Тарабасов [88], М.И. Теплый [90], В.М. Ходаковский [1] и др.

Как показывает анализ литературных источников [П, 16, 17, 34, 42, 54, 100 и др.] и многих типов технологического оборудования, сельскохозяйственных, строительно-дорожных, подъемно-транспортных машин, трубопроводной арматуры газа и нефтедобывающего оборудования, а также анализ причин неудовлетворительного состояния некоторых узлов в процессе эксплуатации тема исследования, направленная на совершенствование контактного взаимодействия деталей в соединениях с натягом, является актуальной и представляет научный и практический интерес-Цель работы. Повышение качества работы соединения с нагягом за счет обеспечения заданных прочностных и жесткостных характеристик сопряжения путем модифицирования поверхностного слоя деталей лазерной закалкой.

Методы исследования. Теоретические исследования проведены с использованием современных достижений технологии машиностроения, теории упругости, материаловедения, математического моделирования. Экспериментальные исследования проведены в лабораторных условиях с применением современных регистрирующих и вычислительных средств, компьютерной обработкой экспериментальных данных.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечена применением в исследованиях научно-обоснованных методик, подтверждается применением вероятностно-статистических методов обработки результатов испытаний.

Научная нотпна работы заключается в исследовании физической сущности увеличения прочностных и жесткостных свойств соединений с натягом в зависимости от технологии лазерной закалки и установлении на этой основе функциональных связей между прочностными и жест костными свойствами сопряжения, определяемых их служебным назначением в машинах и технологическом оборудовании, и технологией лазерной закалки, модифицирующей структуру поверхностного слоя и его рельеф.

Практический значимость а реализации результатов работы:

1, Разработано модифицированное соединение с натягом, обеспечивающее повышение нагрузочной способности (на величину до 2 раз) и сд в неустойчивости сопряжения.

2. Разработана технологическая схема лазерной закалки, позволяющая модифицировать поверхностный слой созданием регулярного рельефа и обеспечивать совместимость треков и не упрочненных участков контр тела в соединении с натягом.

З. На основе полученных экспериментальных данных разработаны методы инженерного расчета модифицированных соединений с натягом.

4. Полученные при исследовании результаты позволяют дать практические рекомендации по применению технологии лазерной закалки в узлах машин и ТО. На защиту вынос і ETC л:

1. Метод повышения нагрузочной способности соединений с натягом,

2. Результаты экспериментального исследования влияния режимов лазерной закалки на вы сот ко-шаговые параметры треков.

3. Результаты экспериментального исследования нагрузочной способности модифицированных соединений с натягом.

4. Теоретико-экспериментальная модель расчета нагрузочной способности соединений с натягом.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались: на ежегодных научных конфсрсрщиях ВолгГГУ а 2003 - 2004 г,; на заседании каф. «Автоматизации производственных процессов», ВолгГГУ в 2004 г., г. Волгоград; на заседании каф. «Технология строительного производства», ВолгГАСУ, в 2004 г., г. Волгоград; па международной научно-технической конференции «Балтехмаш-2004», г. Калининград 2004 г.

Публикации, По материалам диссертации опубликовано 6 статей.

Структура л объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений, В работе представлено 57 рисунков, 11 таблиц. Список литературы из 101 наименования. Общий объем диссертации 126 страниц машинописного текста,

Во введении обосновала актуальность проблемы, приведена цель работы, сформулированы основные положения, выносимые па защиту, представлена краткая характеристика диссертации. Отмечается актуальность исследований, проводимых в направлении повышения нагрузочной способности соединений с натягом,

В первой главе рассмотрено современное состояние вопроса контактного взаимодействия соединений с натягом. Перечислены методы повышения нагрузочной способности и сдвиг о устойчивости соединений с натягом. Предложен метод повышения нагрузочной способности соединений с натягом за счет комплексного воздействия на контактирующие поверхности вала и втулки концентрированных потоков энергии в виде лазерной закалки. Отражена цель и задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены вопросы теоретического и экспериментального исследования влияния режимов лазерной закалки на создание регулярного рельефа и модифицирования механических свойств поверхностного слон. Определена технология лазерной закалки, обеспечивающая совмещение зон термоупрочнения с необработанными участками контр тела.

В третьей главе дано теоретическое обоснование влияния лазерной закалки на нагрузочную способность соединений с натягом.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию нагрузочной способности и сдвиг о устойчивости соединений с натягом, Изложена методика проведения экспериментальных исследований, охватывающая вопросы выбора экспериментальных о б раз цо а. режимов и а кружения соединения крутящим моментом, порядок проведения экспериментального исследования нагрузочной способности и сдвиг о устойчивости модифицированных соединений с натягом. Установлены коэффициенты удельной прочности модифицированных соединений с натягом.

В пятой главе предложены методы инженерного расчета модифицированных соединений с натягом.

В заключении даны общие результаты и вьшоды по работе. 

Методы повышения нагрузочной способности соединений с натягом

Анализ работ [17, 18, 19, 20, 34, 35, 45, 49 и др.] показал, что можно выделить семь факторов, влияющих на нагрузочную способность соединений с натягом: 1. контактная нагрузка; 2. режим нагружения; 3. геометрия зоны контакта; 4. ф из и ко-механические свойства материала; 5. качество обработки поверхностей контакта; 6. наличие на контактирующих поверхностях «третьих тел» (смазка, окисные пленки, загрязнения); 7. способ сборки.

В табл. №1 приведены факторы, а также методы управления [1, 2, 3, 4, 5, 17, 50, 52, 57, 5Є, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 61, 73, 75, 93 и др.] нагрузочной способности соединений с натягом.

Приведенная система методов управления носит условный характер, так как все факторы взаимосвязаны и любое управляющее воздействие может иметь многосторонние результаты. Тем не менее, выделение фактора в каждом методе имеет важное практическое значение при поиске и разработке конструктивного или технологического решения, при разработке методов и приемов повышения качества работы соединений с натягом,

Приведем анализ ряда неподвижных соединений, где предлагаются как конструктивные, так и технологические методы повышения нагрузочной способности и едвигоустойчивоети неподвижных сопряжений.

1. В работе [66] для повышения нагрузочной способности соединения с натягом деталей типа вал-втулка на сопрягаемой поверхности охватываемой детали методом пластического деформирования выполняют впадины и расположенные по периметру впадин выступы кольцевой формы. При тепловой сборке в результате изменения напряженно-де формированы о го состояния сопряженных поверхностей материал охватывающей детали при охлаждении внедряется в полость канавки. В результате образуется сцепление контактирующих поверхностей, что при приложении крутящего момента М к валу обеспечивает повышение нагрузочной способности и сдвиго-устойчивости (рис. 1.5).

2. В работе [65] предложено для повышения нагрузочной способности соединений с натягом на детали с большей твердостыо выполнять канавки с

криволинейным профилем и переменной глубиной по длине (рис. 1.6). При тепловой сборке соединения материал втулки в результате изменения напряженно-деформированного состояния сопряженных поверхностей внедряется в полость канавки. В результате образуется сцепление контактирующих поверхностей, что при приложении крутящего момента М к валу обеспечивает повышение нагрузочной способности и сдвигоустойчивости. Нагрузочная способность соединения с натягом по предложенному методу возросла: по крутящему моменту на 10-45%; по осевой силе на 5-20% по сравнению с гладкими прессовыми посадками [18, 19].

3. Сдвигоустойчивое соединение с натягом предложил В.И. Максак [4], где с целью повышения прочности соединения, после сборки деталей их нагружают крутящим моментом до наступления срыва соединения. При на-гружении соединения происходит разрушение окисных пленок, что улучшает условия адгезии, и, как следствие, повышается коэффициент трения и прочность соединения.

Недостатком данного соединения является ограничение функциональных возможностей, из-за гладких контактирующих поверхностей, т.к. приложенная тангенциальная нагрузка не должна превышать кулоновскую силу трения покоя,

В работе [62] для получения неподвижных соединений деталей типа вал-втулка на сопрягаемой поверхности одной из соединяемых деталей размещают стержневые элементы, которые ориентированы вдоль оси соединяемых деталей- При сборке деталей запрессовкой, в процессе которой происходит внедрение стержневых элементов в тело обеих соединяемых деталей. Для повышения точности пентрирования вала и втулки используют четное количество стержневых элементов, причем элементы каждой пары размещают диаметрально противоположно относительно оси соединяемых деталей. Ориентацию и фиксацию осуществляют, например, путем закрепления стержневых элементов в отверстиях или прорезях шайбы, которую устанавливают на торцевой поверхности одной из соединяемых деталей (рис. 1.7)

Методика исследования треков лазерной закалки

Задачей экспериментального исследования является проверка лосю-верности гипотезы о возможности модифицирования поверхностного слоя, созданием регулярного рельефа, повышением механических свойств поверхности, а также получение отсутствующих исходных данных для проектирования и опенки нагрузочной способности соединений с натягом,

При изготовлении многих высоконагруженных деталей термообработку целесообразно проводить с высоким отпуском (500-6Б0 С). Согласно работе [51] высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости стали. В связи с этим исследовали влияние режимов лазерной закалки на микротвердость и параметры геометрии поверхности деталей на предварительно термообработанных сталях с высоким отпуском. В качестве объекта исследования была выбрана сред неуглерод и стая сталь 45 ГОСТ 1050-88 широко используемая при изготовлении валов, втулок, осей и т.д. [9]. Для оценки геометрических параметров (ширина» глубина), а также механических свойств трека принимали значения микротвердости [26]. Химический состав и механические свойства [82, 83] исследуемых образцов приведены в табл. 2.2-23.

Для проведения исследования были изготовлены цилиндрические образцы диаметром 50 мм, длиной 80 мм (рис. 2.3). Перед финишной механической обработкой (шлифование) образцы подвергались закалке с последующим высоким отпуском. Следующим этапом в подготовке исследования было нанесение треков лазерной закалки (рис 2.4). Нанесение треков проводили на непрерывном СО?-лазере «Комета-2» (рис, 2,5). Основные технические характеристики лазерной установки «Комета-2» приведены в табл. 2.1.

Максимальная мощность лазерного излучения 1 кВт. Диаметр пятна лазерного луча 5 мм и при скоростях обработки, которые обеспечивали получение упрочненного слоя, как с оплавлением, так и без оплавления поверхности образцов. Для повышения поглощаіощей способности лазерного излучения на поверхность обрабатываемой детали наносили покрытие темно-зеленая плакатная гуашь, имеюшая Коэффициент поглощающей способности /; = 0,7

Диаметр сфокусированного луча лазера определялся кратковременным облучением керамической пластины при помощи отсчешого микроскопа МИМ-10 с точностью 0,05 мм.

Оптическая схема транспортирования излучения лазера (рис. 2.6) на поверхность обрабатываемой детали включает; 1 - резонатор; 2 - лазерный луч; 3 — зеркало; 4 - фокусирующая линза; 5 - образец; 6 — шпиндель станка; 7 — оправка. Такая схема позволяет наносить на цилиндрическую поверхность дорожки лазерной закалки шириной а и шагом 2а.

После лазерной закалки проводили очистку поверхности раствором «Лабомид 101».

После очистки образцов от загрязнений, снимались волнограммы с обработанной поверхности в трех сечениях с помощью кругломера TALY-ROND-73 фирмы TAYLOR-HOBSON (Англия) с погрешностью измерения 0,01 мкм. Микрогеометрию рабочих поверхностей определяли на основе профилограмм, записанных на прифилогафе-профилометре завода «Калибр» модели 252. Параметры микрогеометрии определяли на основании ігрофилограмм, снятых в 5 — 6 местах с поверхности образцов до и после лазерной закалки, при трехкратном дублироаанни. В качестве искусственной базы отсчета использовали номинальный профиль необработанных участков, находящийся по обе стороны треха.

Полученные значения усредняли, а воспроизводимость результатов измерений в фиксированных уровнях сечения профиля для одноименных образцов проверяли по G — критерию Кохрена [25]. Для всех измерений GpeKH Gnia6 при уровне значимости i/=0,05, следовательно, гипотеза о вос произаодимости измерений не отвергается и следует считать, что степень рассеяния результатов одинакова.

Исследование влияния лазерной закалки на длину фактического контакта модифицированного соединения с натягом

Согласно предложенному методу на посадочных поверхностях контактирующих тел выполнены выступы в виде дорожек лазерном закалки с шагом, составляющим две ширины дорожки имеющих направление, перпендикулярное вектору сдвигающей силы, причем противолежащие выступы расположены со смещением друг относительно друга на половину указанного шага.

Анализ приведенных работ показал (35, 37,39, 73, 75, 80, 93,99 и др.], что теоретические исследования контактного взаимодействия деталей проводятся на упрощенных моделях (табл. 3-1),

Решение задач с учетом макроотклонений, а также волнистости приведено в работах [48, 52, 75 и др.]. При этом волнистость и макроотклонения вала моделировались цилиндрическими сегментами, синусоидой. В этих работах рассмотрены задачи по определению влияния волнистости и макроотклонений на сближения контактирующих тел. Результаты экспериментального исследования влияния микрогеометрии контактирующих деталей на нагрузочную способность соединений с натягом приведена в работе [101]. Определение нафузочной способности профильного соединения приведено в работе [57].

Классификация предела распределения волнистости и микронеровностей согласно работе [35] приведена в табл. 3.2. Рельеф полученный после лазерной закалки согласно табл. 3.2 можно отнести как к волнистости так и шероховатости поверхности в зависимости от режима финишной обработки.

Лазерная закалка увеличивает радиальные размеры стыкуемых деталей, за счет выступов, образуемых на контактирующих поверхностях вследствие структурно-фазовых препращевшй в зоне лазерного воздействия. Следовательно, вместо номинального натяга имеем Д = ДМ-+2А (3.15) где h - высота трека.

Профшгографирование поверхности после лазерной закалки на круг-ломере TALYROND-73 приведенная на рис. 3.17 свидетельствует о форме кривой описывающей рельеф поверхности, близкой к гармонической функции. Поэтому для анализа отклонения профиля контур сечения действительной поверхности можно характеризовать совокупностью гармонических составляющих отклонений профиля, определяемых спектрами фазовых углов и амплитуд, т.е. совокупностью отклонений с различными частотами. Для аналитического изображения действительного профиля (контура сечения), применяя полярную систему координат и рассматривая отклонения радиуса-вектора AR как функцию полярного угла pt можно представить отклонение контура поперечного сечения детали в виде ряда Фурье [15439,52,99J где ct/[Ibk - коэффициенты ряда Фурье к-й гармоники; к - порядковый номер составляющей гармоники; — — нулевой член разложения. В работе [99] ряд Фурье с ограниченным числом членен представлен тригонометрическим полиномом Др) - +5Х ; м( р + рД (3.17) где ск — амплитуда А-й гармоники; рк - начальная фаза; п — порядковый номер высшей гармоники полинома.

Нулевой член разложения в общем случае является отклонением действительного размера от номинального и определяется по формуле [99]

Первый член разложения ряда Фурье ct cos(tp 4- tpi) характеризует несовпадения действительного центра вращения от номинального. Члены ряда, начиная со второго и до к = р, образуют спектр отклонений формы деталей ТІ поперечном направлении. При этом второй член ряда Фурье с-} cos((p + р2 ) выражает овальность, третий съ cos{ p + ръ ) - огранку с трех вершинным профилем и т.д. Последующие члены ряда, имеющие номер к р, выражают волнистость. При достаточно большом числе членов ряда получим высокочастотные составляющие, соответствующие шероховатости поверхности,

Согласно предложенному методу повышения нагрузочной способности соединения с натягом рассмотрим случай, когда произведено совмещение зон лазерной закалки с необработанными участками контртела и обеспечено равенство нысотно-шаговых параметров выступов после лазерной закалки. Следовательно обеспечено равенство амплитуд к -и гармоники -скч а также начальные фазы - рк. Тогда выражение (3.17) можно представить в виде Р(Ф) = + «»(«Ф), (3.19) где р = 0,. 2ж угол контакта; п — количество выступов (треков) на сопрягаемых поверхностях.

Анализ влияния режимов лазерной закатки на нагрузочную способность соединения с натягом

Результаты экспериментального исследования нагрузочной способности соединений с натягом после обработки контактирующих поверхностей шлифованием представлены на рис. 4.12,4.13.

После обработки экспериментальных результатов по измерению максимальных касательных напряжений г в соединении с натягом диаметром 50 мм методом наименьших квадратов получено уравнение регрессии, при достоверности линии аппроксимации по коэффициенту смешанной корреляции Д2=0,93. г = 0,18369/? + 2,181041. (4.11)

Для тех же экспериментальных образцов определена зависимость коэффициента сцепления от нормального давления в контакте, которую можно аппроксимировать полиномом второй степени (4.12), при достоверности линии аппроксимации по коэффициенту смешанной корреляции Я2-0,97. - 0,000072р2 - 0,008765;? + 0,478857. (4.12)

Изменение коэффициента сцепления от давления в контакте объясняется как с позиции молекул ярно-ме хан и ческой теории трения (с ростом давления при упругих деформациях в контакте доля деформационной составляющей в коэффициенте сцепления снижается), так и из-за технологических. погрешностей изготовления контактирующих деталей, влияния не круглости вала (овальность, бочкообразность), причем при более высоких давлениях это влияние на коэффициент сцепления снижается. - соединения с натягом, посадочные поверхности которых обработа ны по режиму ЖЗ (табл. 4Л), нагрузочная способность сопряжения при давлении в контакте 34...65 МПа возросла 1,9.„2,1 раза; — соединения с натягом, посадочные поверхности которых обработа ны по режиму №4 (табл, 4,1), нагрузочная способность возросла при давле нии в контакте 12...36 МПав 1,3.„1,4 раза.

Полученные экспериментальные зависимости влияния режима лазерной закалки на нагрузочную способность модифицированных соединений с натягом позволяет сделать следующие выводы: - с увеличением давления в контакте влияние упрочненных треков лазерной закалки на нагрузочную способность увеличивается. Это объясня ется тем, что с ростом давления выступы вала и втулки образованные ла зерной закалкой внедряясь в менее твердые участки контртела, увеличива ют высотные параметры трека, тем самым» повышая нагрузочную способ ность соединения; — с увеличением выеошо-шаговых параметров термоупрочненных лорожек наблюдается увеличение нагрузочной способности соединений с натягом.

Расчетные значения коэффициентов удельной прочности w и v, определяющие нагрузочную способность модифицированного соединения с натягом, получили следующим образом,

Полученные экспериментальные данные по определению нагрузочной способности модифицированных соединений графически отображались при помощи двух безразмерных комплексов —, 5 = — (рис. 4Л5), где г, г2 - соответственно посадочный радиус и внешний радиус втулки, 94Первый безразмерный комплекс содержігг; максимально каса тельные напряжения, г, определяемые экспериментально для каждого ре жима обработки и посадочного натяга; / - коэффициент сцепления, полу ченный экспериментально для образцов без лазерной закалки для кожлого посадочного натяга (Д + 2h); С — модуль сдвига для дорожек лазерной за калки определяемый по формуле, G = —t г. Данный комплекс характе 2(1 +/І) ризует нагрузочную способность и прочностные свойства исследуемых соединений.

Второй безразмерный комплекс — В учитывает геометрические параметры стыкуемых деталей, высотно-шаговые параметры треков лазерной закалки, а также предельно допустимое давление в контакте- Данный комплекс характеризует относительное давление в соединении. При значениях комплекса В более единицы наблюдаются пластические деформации втулки, что уменьшает посадочный натяг и как следствие снижает нагрузочную способность соединения. Отношение —— опосредованно характерн Аэкв зует увеличение площади контакта при лазерной закалке.

Значение упругих характеристик трека (упрочненного слоя) — модуль упругости Е и коэффициент Пуассона fi стали 45 приведено в работе [40]. При этом автор рассматривал близкий по сущности лазерной закалке упрочнение электромеханической обработкой (ЭМО),

Автором было получено аналитическое решение определения напряжений в зоне термического воздействия, определены физико-механические свойства и построены диаграммы деформирования и = /(є) упрочненного образца исходя из особенностей изменения свойств (и температуры) по радиусу вдоль оси, так и обратной - восстановление механических характеристик поверхностного слоя по поведению образца в целом.

Похожие диссертации на Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки