Влияние шероховатости поверхности на износ

В технологии ОМД бытует мнение «чем меньше шероховатость, тем лучше». С другой стороны на зеркальных поверхностях смазка не поддерживается. Как решить эту проблему? Например, иглы для прессования. Создавать оптимальную шероховатость. Получение управляемого рельефа.

Рисунок 23 - График зависимости величины износа

от шероховатости поверхности

Основные способы повышения износостойкости

1. Правильный подбор технологической смазки.

2. Уменьшение давления на поверхности трения.

3. Увеличение твердости металла инструмента.

4. Повышение качества поверхности инструмента.

5. Эффективные средства повышения поверхностной твердости:

Вид обработки	HV
Цементация и обработка ТВЧ	500-600
Азотирование	800-1200
Хромирование	1200-1400
Плазменное направление твердых сил	1400-1600
Боросилицирование	1800-2000

Эффект безизносности (Крагельский И.В., Гаркунов Д.Н.) избирательный перенос при трении. Самовосстанавливающиеся узлы.

Гидродинамический ввод смазки при волочении

Рисунок 24 - Гидродинамический ввод смазки при волочении

1 – Проволакиваемое изделие; 3 – напорная втулка; 5 – резервуар для смазки; 7 – уплотняющее кольцо.

2 – волоки; 4 – микрозазор; 6 – смазка;

При волочении изделия 1 в резервуаре для смазки происходит захват смазки шероховатой поверхностью изделия. При этом смазка затягивается в микрозазор 4. Внутренняя поверхность напорной втулки 3 выполнена с минимальной шероховатостью с целью снижения сопротивления движению смазки. По мере волочения микрозазор 4 будет заполнен смазкой так ,что в итоге в нем образуется давление смазки. Величину давления смазки рассчитывают так, чтобы на входе в зону деформации волоки 2 оно было равно величине рабочих контактных напряжений. Варьируют величиной зазора 4, длиной напорной втулки 3, скоростью волочения и вязкостью смазки 6. В этом случае смазка будет вытекать через зазор между волокой и поверхностью изделия, образуя, таким образом, гидродинамический эффект. Трущиеся поверхности будут полностью разделены слоем смазки.

4. Необратимые деформации

   1. Виды необратимых деформаций

Смятие или локальная пластическая деформация элементов поверхности деформирующего инструмента — наиболее распространенный вид необратимых деформаций при эксплуатации инструмента. При смятии происходит изменение формы и размеров наиболее нагруженных инструментов сверх допускаемых. Процесс смятия наиболее интенсивно развивается в местах совместного действия максимальных температур и давлений, затрагивая значительные объемы металла инструмента.

При смятии уменьшается высота выступающих элементов инструмента, увеличиваются размеры полости ручьев в плане, искажается их конфигурация; наблюдается также изгиб пуансонов, игл, оправок, деформация хвостовиков и блоков под рабочие вставки. Например, при штамповке осадкой наблюдается смятие стенок матрицы, знака, выталкивателя и выступов матрицы и пуансона. «Поднутрение» знака неизбежно приводит к застреванию поковок.

Деформирующий инструмент выходит из строя не только из-за смятия, но и из-за образования единичных трещин и последующего хрупкого разрушения в связи с динамическим и циклическим воздействием сил. На рабочих поверхностях инструмента сложной конфигурации с глубокими вырезами обычно обнаруживаются единичные мелкие и глубокие трещины в углах, на вертикальных стенках, в основании углублений. Если трещины неглубокие, то работоспособность инструмента будет определяться скоростью их распределения в длину и глубину. Образование глубоких трещин и разрушение характерны для хрупкого инструмента. Образование единичных трещин и хрупкое разрушение инструмента вызывается главным образом концентрацией напряжений в местах резких переходов, неблагоприятной схемой напряженного состояния, наличием в металле инструмента металлургических дефектов. Например, молотовые штампы часто выходят из строя в результате образования усталостных трещин и последующего разрушения в местах сопряжения хвостовика с заплечиками под действием ударно-циклических нагрузок.

Современная теория разрушения металлов рассматривает разрушение не как мгновенный акт, а как процесс развития трещины под действием напряжений. Причем, хрупкое разрушение, вызываемое периодическими пластическими сдвигами, наступает тогда, когда исчерпан весь ресурс вязкости металла инструмента. Впервые такое предположение выдвинул Гриффитс. Он рассмотрел напряженное состояние плоской плиты единичной толщины со сквозной трещиной эллиптического сечения. Такая трещин обладает поверхностной энергией. Вблизи трещины упругой механической решетки снимается и освобождается упругая энергия.

Рисунок 25 - Пластинка единичной толщины с микротрещиной длиной 2L

Обладает поверхностной энергией

Растягивающие напряжения снижают упругую энергию поля на величину . Поможно найтиL_кр трещины, после которой трещина начинает беспрепятственно расти при W_У > W_П .

Найдем экстремум функции .

Рисунок 26 - График зависимости длины трещины от энергии.

Критическое значение длины трещины определиться по формуле:

Предельное значение напряжения по формуле:

Опуская промежуточные выводы удельную энергию S заменим на работу пластической деформации А, при которой происходит разрушение металла образца. Тогда и для сопоставления двух материалов