Ящерицын о погрешностях обработки, вызванных внутренними (остаточными) напряжениями в металле.

Ниже приведены отрывки из книги П.И.Ящерицынай о внутренних напряжениях (ссылку еа книгу можно найти в конце этой заметки). Знаю, что многие мои читатели и подписчики весьма и весьма скептически относятся к книгам теоретиков механической обработки металлов, но информация ниже привлекла мое внимание. Возможно, она будет интересна и читателям...

==

Внутренними (остаточными) напряжениями называются такие напряжения, которые имеются в материале заготовки или готовой детали при отсутствии внешних нагрузок. Внутренние напряжения взаимно уравновешиваются и внешне не проявляются до тех пор, пока их равновесие по каким-либо причинам не будет нарушено. Такими причинами могут быть тепловые изменения, частичное и неравномерное удаления припуска, вибрации, удары и т.д.

Для технологии машиностроения наибольший интерес представляют первого типа (образуются и уравновешиваются во всем объеме металла или значительное его части - ZAT) т.к. они имеют существенное влияние на точность обработки детали...


Причины возникновения остаточных напряжений могут быть следующий: 1) неравномерный нагрев и охлаждение детали; 2) фазовые или структурные превращения металла; 3) пластическая деформация поверхностного слоя металла (пластическая деформация остается после окончания действия приложенных сил - ZAT).

На величину напряжений значительное влияние оказывает конфигурация детали. Максимальное напряжение возникает при резких переходах одного сечения в другое, а также при неравномерном распределении масс металла. В массивных его частях возникают растягивающие напряжения, а в тонких - сжимающие....

После обдирки деталь следует освободить от зажимов, чтобы дать ей свободно деформироваться под влиянием перераспределения внутренних напряжений, после чего производить чистовую обработку. Если этого не сделать, то деталь после окончательной обработки продеформируется под влиянием сил упругости. В этом и заключается смысл разделения черновой и чистовой обработки. Иногда черновую и чистовую обработки выполняют без промежуточного открепления, но это оправдано только к деталям, обладающих высокой жесткостью...

Для снятия внутренних напряжений может применяться естественное или искусственное старение. Первое требует много времени (от 15-20 дней до полугода + напряжения с течением времени снимаются неравномерно, наиболее интенсивно процесс идет в начале, а потом он постепенно замедляется), поэтому выгоднее проводить искусственное старение при помощи термической обработки с медленным нагревом и последующим медленным охлаждением. При нагреве менее 350° внутренние напряжения почти не снимаются. Используют и механический способ, когда мелкие и средние детали помещаются во вращающийся барабан...

Довольно часто деформация деталей возникает при термической обработке, например при закалке. На величину остаточных напряжений и деформация влияет температура нагрева под закалку, скорость охлаждения, а также исходная микроструктура металла и глубина закалки...

Остаточные напряжения возникают при холодной заготовок и деталей... Если деталь после правки подвергается механической обработке, то после снятия припуска в ней произойдет новое перераспределение напряжений, которые вызовут новую деформацию, но значительно меньше первоначальной.


Так возникают напряжения если исходная заготовка была свободна от собственных напряжения. Если же в исходном состоянии заготовка была напряжена, то последующей холодной правке возникают более сложные эпюры напряжений, вид которых чаще всего оказывается неизвестным. Такие детали после правки будут самопроизвольно деформироваться, поэтому для точных и ответственных узлов холодная правка недопустима...

При обработке металлов резанием поверхностный слой подвергается пластической деформации и местному высокому кратковременному нагреву. В этом случае возникают остаточные напряжения. Они имеют довольно большую величину пр обработке как металлическими так и абразивными инструментами. На величину и знак остаточных напряжений влияют режимы резания, физико-механические свойства обрабатываемого материала, условия охлаждения и др.

С величиной этих напряжений следует считаться, т.к. при последующей доводочной операции или во время эксплуатации не жестких деталей произойдет перераспределение напряжений и возможная их деформация. В ряде случаев она может оказаться соизмеримой с допуском на размер и форму рабочих поверхностей.

П.И. Ящерицин
(Основы технологии механической обработки, стр. 114-122)