|
Термопластичное упрочнение основано на том, что при неравномерном нагреве в горячих участках детали возникают напряжения сжатия, а в холодных - напряжения растяжения. Их значение зависит от температурного перепада, коэффициента линейного расширения и модуля упругости материала. При достаточно больших температурных перепадах появляются местные пластические деформации, которые можно использовать для упрочнения.
Пусть брус подвергается изгибу рабочей силой. При термопластичном упрочнении брус нагревают со стороны действия силы. Нагретые слои удлиняются и сжимаются под действием более холодных смежных слоев, в которых возникают реактивные напряжения растяжения. Напряжения сжатия и растяжения и распределение их по сечению зависят от градиента температуры в сечении. В рассматриваемом случае выгодно равномерно прогреть брус на значительную глубину, чтобы вызвать небольшие напряжения сжатия на нагретой стороне и высокие, превосходящие предел текучести напряжения растяжения в тонком холодном слое на противоположной стороне.
После охлаждения до исходной температуры напряжения, возникающие в результате разности температур, исчезают. Пластически же растянутые слои сжимаются действием упругих сил основного материала. В этих слоях возникают напряжения сжатия, а на противоположной стороне - уравновешивающие напряжения растяжения. Брус становится целесообразно преднапряженным. При действии силы остаточные напряжения вычитаются го рабочих и результирующие напряжения уменьшаются.
Если сильно нагреть тонкий верхний слой (е), вызвав в нем остаточные напряжения сжатия (ж), то после охлаждения в нем возникнут напряжения растяжения, а в нижележащих слоях - незначительные уравновешивающие напряжения сжатия (э) При действии рабочей силы остаточные напряжения вычитаются из рабочих (и); результирующие напряжения (к) уменьшаются. Однако выигрыш в величине растягивающих напряжений здесь гораздо меньше, чем в предыдущем случае.
Термопластичному упрочнению подвергают преимущественно детали из легких сплавов, обладающих комплексом необходимых в данном случае свойств: высоким коэффициентом линейного расширения, малым пределом текучести и низкой температурой перехода в пластичное состояние. Упрочняют, например, роторы, выполненные го легких сплавов. Задача заключается в том, чтобы уравновесить растягивающие напряжения от центробежных сил, имеющих максимальное значение в ступице ротора. Еще более высокие растягивающие напряжения возникают в ступице, если ротор при работе нагревается с периферии, а также если ступица посажена на вал по посадке с натягом.
|
