- •Технологические методы повышения надёжности деталей машин
- •Общие положения
- •1.1. Пути повышения качества деталей машин
- •1.2. Качество. Надёжность. Основные понятия.
- •2. Виды разрушений деталей машин
- •2.1. Причины разрушений.
- •2.2. Износ
- •2.3. Коррозионное разрушение
- •2.4. Эрозионное разрушение.
- •2.5. Усталостные разрушения.
- •2.6. Пластические деформации и разрушения. Ползучесть. Старение
- •2.7. Классификация деталей машин по признакам надёжности и долговечности
- •3. Показатели качества поверхностного слоя деталей машин
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Шероховатость и её влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •3.3. Параметры физико-химического состояния поверхностного слоя и их влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •3.4. Остаточные напряжения (о.Н.) и их влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •4. Технологические методы повышения надёжности деталей машин
- •4.1. Классификация технологических методов повышения
- •Надёжности деталей машин
- •4.2. Поверхностное пластическое деформирование (ппд)
- •4.2.1. Особенности и классификация методов ппд
- •4.2.2. Явления, происходящие в поверхностном слое при ппд.
- •4.2.3. Изменение показателей качества поверхностного слоя в зависимости от
- •4.2.4. Обкатывание и раскатывание шаровым инструментом.
- •4.2.4. Обработка роликовым инструментом.
- •4.2.5. Алмазное выглаживание.
- •4.2.6. Обработка с применением вибраций
- •4.2.7. Дорнование.
- •4.2.8. Виброударная обработка.
- •4.2.9. Дробеструйная обработка.
- •4.2.12. Упрочнение проволочным инструментом
- •4.3. Нанесение покрытий
- •4.3.1. Общие положения
- •4.3.2. Физико-химические методы нанесения покрытий
- •4.3.3. Пиролиз летучих соединений в потоке
- •4.3.4. Химические транспортные реакции (хтр)
- •4.3.7. Наплавка
- •4.3.9. Лакокрасочные покрытия
- •4.3.10. Напыление
- •4.3.11. Упрочнение смазками
- •4.3.12. Окунание
- •4.3.13. Эпиламирование
- •4.3.14. Электронно-лучевое испарение в вакууме
- •4.3.15. Магнетронное распыление
- •4.3.16. Вакуумно-плазменная обработка
- •4.4. Химико-термическая обработка (хто)
- •4.4.1. Цементация
- •4.4.2. Азотирование
- •4.4.3. Цианирование
- •4.4.4. Хромирование
- •4.4.5. Борирование
- •4.4.6. Фосфатирование
- •4.4.7. Алитирование
- •4.4.8. Силицирование
- •4.5. ВысокоэнергЕтические методы.
- •4.5.1. Лазерная обработка.
- •4.5.2. Ионное легирование
- •4.5.3. Упрочнение взрывом
- •4.5.4. Термопластическое упрочнение (тпу)
- •4.6. Обработка свободным абразивом
- •4.6.1. Классификация методов обработки свободным абразивом
- •4.6.2. Полирование
- •4.6.3. Объёмная вибрационная обработка (ово).
- •4.6.4. Магнитно-абразивная обработка (мао).
- •4.6.5. Центробежно-абразивная обработка (цао).
- •4.6.6. Струйная гидроабразивная обработка (сгао) или абразивно-жидкостная отделка (ажо)
- •4.6.7. Ультразвуковая обработка (узо) свободным абразивом
- •4.7. Электрофизические и электрохимические методы обработки
- •4.7.1. Электроэррозионные методы обработки
- •4.7.2. Электрохимические методы
- •4.7.3. Анодно-механическая обработка
Технологические методы повышения надёжности деталей машин
(курс лекций СфСамГТУ)
Общие положения
1.1. Пути повышения качества деталей машин
Повышение качества деталей машин и машин в целом является очень важной проблемой, стоящей перед промышленностью и наукой всего мира. Решают эту задачу следующими путями:
Конструкторский (совершенствование конструкции детали и узлов машин).
Материаловедческий (разработка новых конструкционных материалов, в том числе нанесение покрытий).
Технологический (совершенствование старых и разработка новых технологических процессов получения заготовок, обработки деталей и сборки).
Эксплуатационный (оптимизация условий эксплуатации изделий).
Для получения качественного изделия необходимо контролировать и воздействовать на все этапы производственного процесса.
Управление качеством продукции – это установление, обеспечение и поддержание необходимого качества при разработке, производстве, эксплуатации или потреблении продукции путём систематического контроля всех этапов производственного процесса и процессаэксплуатации.
Управление качеством ведётся на следующих уровнях:
Межгосударственный (ISO, TQM …).
Государственный (уровень ГОСТов и российских стандартов).
Отраслевой (ОСТы).
На уровне предприятия (СТП – стандарт предприятия).
На предприятии качество изделий зависит от следующих факторов:
- качество документации;
- кач-во оборудования, приспособлений, инструмента и измерительных средств;
- качество сырья, материала, комплектующих и запасных частей;
- качество труда исполнителей.
Все эти факторы являются одинаково важными для обеспечения качества продукции.
Эксплуатационные характеристики деталей машин определяются свойствами и качеством поверхностного слоя. Именно в нём начинаются практически все разрушения, т.к. он подвергается наиболее сильному механическому, тепловому, электрическому, световому и другим эксплуатационным воздействиям.
Свойства поверхностного слоя приобретаются вследствии технологического процесса обработки. Потеря детали своего служебного назначения (разрушение) в подавляющем большинстве случаев начинается также с поверхностного слоя.
Одним из основных путей решения проблемы качества является технологический путь. Для обоснованного выбора технологических методов обработки, технолог должен хорошо представлять вид и причину разрушений, требуемое качество поверхностного слоя, а так же свойства всех технологических методов, применяемых на производстве.
1.2. Качество. Надёжность. Основные понятия.
Качество – это совокупность свойств, определяющих пригодность объекта к выполнению заданных функций при использовании этого объекта по назначению.
Качество в ходе эксплуатации изменяется. В общем случае различают следующие характепристики качества:
Надежность является одним из критериев качества объекта и занимает важное место в системе узаконенных показателей качества. Рассмотрим кратко существующую классификацию показателей качества, регламентированную ГОСТ 22851 «Выбор номенклатуры показателей качества промышленной продукции. Основные положения».
Стандарт устанавливает следующий перечень основных групп показателей качества:
показатели назначения — характеризуют свойства продукции, определяющие основные функции, для выполнения которых она предназначена (производительность, скорость, мощность и т. д.);
показатели надежности — характеризуют свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости (с методами их определения познакомимся в данном учебном пособии);
эргономические показатели — характеризуют систему «человек — изделие» и учитывают комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах;
эстетические показатели — характеризуют информационную выразительность, рациональность формы, целостность композиции и совершенство производственного исполнения продукции (например, соответствие моде, стилю; цвет, четкость исполнения фирменных знаков и др.);
показатели технологичности — характеризуют свойства продукции, обусловливающие оптимальное распределение затрат материалов, средств труда и времени при изготовлении продукции (это, например, трудоемкость изготовления, технологическая себестоимость изделия);
показатели транспортабельности — характеризуют приспособленность продукции к перемещению в пространстве (транспортированию);
показатели стандартизации и унификации — характеризуют насыщенность продукции стандартными, унифицированными и оригинальными частями (например, коэффициент применяемости, коэффициент повторяемости);
патентно-правовые показатели — характеризуют степень обновления технических решений, использованных в продукции, их патентную защиту, а также возможность беспрепятственной реализации продукции в России и за рубежом; к патентно-правовым показателям относятся, например, показатели патентной защиты, патентной чистоты;
экологические показатели — характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду, возникающих при эксплуатации или потреблении продукции; к экологическим показателям, например, относятся: вероятность выбросов в окружающую среду вредных частиц, газов (и их концентрация), вероятность излучений при хранении или эксплуатации продукции;
показатели безопасности — характеризуют особенности продукции, связанные с ее безопасностью для обслуживающего персонала; к показателям безопасности, например, относятся: вероятность безотказной работы, время срабатывания защитных устройств.
экономические показатели — характеризуют затраты на разработку, изготовление, эксплуатацию или потребление продукции;
показатели однородности — характеризуют рассеяние фактических значений определенного показателя качества у разных единиц продукции одного вида; например: среднеквадратическое отклонение значений показателей качества; размах — разность максимального и минимального результатов измерений.
Показатели качества, так подробно представленные здесь, рассматриваются в различных учебных курсах. Эти показатели взаимосвязаны. Интересующие нас показатели надежности также находятся в тесной связи с другими показателями качества.
Критерии оценки качества разбивают на две большие группы.
1. Производственно-технологические
а) себестоимость, б) материалоёмкость;
2) Эксплуатационные
а) масса и размеры, б) производительность,
в) экономичность, г) экологичность, д) надёжность…
Самым важным эксплуатационным качеством является надёжность, без неё все остальные качества не имеют смысла.
Надёжность – это свойство объекта сохранять во времени в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность выполнять заданную функцию.
Основными составляющими надёжности являются пара противоположных понятий.
Работоспособность – это состояние объекта, при котором он может выполнять заданные функции, при установленных значениях параметров.
Отказ – это событие, в результате которого наступает потеря работоспособности.
Надёжность является сложным свойством объекта, поэтому его подразделяют на несолько более простых свойств: безотказность, сохраняемость, долговечность, ремонтопригоднрсть, безопасность, живучесть.
По возможности устранения отказов все объекты делятся на восстанавливамые и невосстанавливаемые.
Для невосстанавливаемых объектов применяют следующие характеристики надёжности:
- безотказность, сохраняемость.
Для восстанавливаемых:
- безотказность, сохраняемость, долговечность, ремонтопригодность.
Безотказность – это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение определённой наработки.
Сохраняемость – это свойство объекта сохранять эксплуатационные показатели на заданном уровне в теченик и после срока хранения и транспортировки.
Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспособность до предельного состояния при условии проведения необходимых мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту изделия.
Ремонтопригодность – это свойство конструкции изделия, заключающееся в приспособленности предупреждать, обнаруживать и устранять отказы.
Для объектов, отказы которых представляют угрозу для людей или окружающей среды применяют два отдельных понятия:
Безопасность – это свойство объекта не создавать или минимизировать угрозу для жизни или здоровья людей, а так же окружающей среды.
Живучесть – это свойство объекта противостоять критическому развитию ситуации при отказе.
Каждое из перечисленных свойств надежности имен большое количество параметров, учесть которые одновременно очень сложно, поэтому применяют комплексные показатели надёжности:
Коэффициент технического использования
где То – наработка за определённый период времени; Ттоир – время проведения тех. Нического обслуживания и ремонта за данный период времени .
Коэффициет готовности – это вероятность того, что изделии будет работоспособно в произвольно выбранный промежуток времени между техническими обслуживаниями и ремонтами.