Введение к работе
В работе приведены результаты исследований напряженно-деформированного состояния порошковой детали в прессовой посадке с компактной, а также обеспечения требуемой прочности такого соединения. Осуществлена реализация полученных результатов при производстве конкретного изделия.
Актуальность темы. Все более широкое использование порошковых деталей в узлах, где они сопрягаются с компактными, требует проведения исследований по изучению влияния их специфических параметров на работоспособность и долговечность машин с различными видами таких соединений.
В механизмах машин широко применяются неразъемные соединения с гарантированным натягом. Возможность использования в прессовьж соединениях порошковых материалов, полученных по различным технологиям порошковой металлургии (ПМ) взамен компактных, ставит задачи более глубокого изучения влияния свойств этих материалов и параметров получения таких соединений на их прочность и надежность в эксплуатации.
Основной отличительной чертой порошковых материалов является наличие в них пористости (0,3-30 % и более). Кроме этого такие материалы имеют специфические структуру и свойства. Все это оказызает влияние на качество прессового соединения. В настоящее время в большинстве случаев используются пористые порошковые детали в напрессованном и запрессованном состоянии в узлах трения, где они выполняют роль подшипников скольжения, а также в других узлах, например, ротор датчика антиблокировочной системы автомобиля «КамАЗ» устанавливается в тормозньж устройствах напрессовкой на ступицу. В связи с необходимостью обеспечения надежности их соединения, исследование влияния параметров пористьж порошковьж деталей и получения неразъемных соединений «компактная деталь - порошковый материал», а также напряженно-деформированного состояния в пористьж материалах при этом является весьма актуальной задачей.
Диссертация посвящена вопросам обеспечения требуемого качества прессовьж соединений из порошковьж и компактных деталей на основе результатов анализа напряженно-деформированного состояния порошкового материала.
Цель и задачи исследования. Целью работы является обеспечение требуемого качества прессовьж соединений из порошковьж и компактных деталей на основе анализа их напряженно-деформированного состояния'. Для ее достижения поставлены следующие задачи:
-
Провести исследование напряженно-деформированного состояния порошкового материала при получении прессовой сборки.
-
Установить экспериментальные зависимости влияния пористости и величины натяга на прочность соединения «компактная деталь - порошковая втулка».
-
Изучить особенности пластической и упругой деформации в пористом материале, провести оценку вклада каждой из них в поведение порошкового тела.
-
Разработать рекомендации по промышленной реализации результатов исследований, осуществить их внедрение.
1 РОС. НАЦИОНАЛЫ»*! I ВИМНОТСКА 1
Научная новизна.
-
Выявлены основные отличия формирования прессовых соединений деталей из компактных материалов от содержащих порошковые, основывающиеся на происходящих в последних необратимых процессах уплотнения, условно названных пластическими деформациями и учитываемых в величине расчетного натяга.
-
Обоснованы теоретические положения, описывающие деформацию сжатия материала спеченных порошковых втулок при формировании прессовых соединений. На основе анализа гипотетической диаграммы сжатия раскрыт механизм деформации материала спеченных порошковых втулок при формировании прессовых соединений, которая происходит при их прохождении вдоль заходного конуса сопряженной детали. До достижения критического напряжения ст происходят только упругие деформации (закон Гука), а затем упруго-пластические, сопровождающиеся уплотнением, при этом диаграмма деформации становится более пологой. Растягивающие напряжения, не вызывая уплотнения, приводят к разрыхлению и ускоренному разрушению порошкового материала.
-
Выявлены отличия деформационных диаграмм сжатия спеченных, дискретных порошковых и компактных материалов: у дискретных уплотнение можно представить как череду актов упругой деформации при возрастающих напряжениях и пластической, когда разрушаются межчастичные связи, а их восстановление обеспечивает повышение нагрузочной способности, диаграмма при этом имеет вид ломаной линии. У спеченных разрушение связей отсутствует, пластическая деформация (уплотнение) начинается только после увеличения напряжений до критических значений, происходя затем при постепенном заполнении металлом объема пор. В отличие от компактного материала диаграмма спеченного не имеет площадки текучести.
-
Сформулированы принципы выбора допускаемых напряжений для спеченных порошковых материалов: при сжатии - в зависимости от предела прочности, при растяжении - от критических напряжений, а при отсутствии данных по их величине - по пределу прочности при растяжении, но при больших, чем для сжимающих нагрузок, коэффициентах запаса прочности.
Практическая ценность. Разработана методика назначения величины натяга для пористых материалов, которая может применяться в инженерной практике для расчета суммарной величины натяга в зависимости от осевых рабочих усилий, обеспечивающих прочность прессового соединения. Определены оптимальные параметры формирования неразъемного соединения порошкового пористого спеченного элемента и компактной детали с углом заборного конуса 3-13.
Реализация результатов работы. Результаты испытаний качества прессового соединения порошкового ротора датчика АБС на основе порошка ПЖВ 2.300.26 со ступицей колес автоприцепа КамАЗ апробированы в условиях ОАО «Автоприцеп КамАЗ» г. Ставрополь.
Апробация работы и публикации. Основные положения работы докладывались на: международной научно-технической конференции «Порошковые и композиционные материалы, структура, свойства, технология получения» г. Новочеркасск, 2002 г.; международной научной конференции «Технологическое управление качеством поверхности деталей машин» г. Киев, 2003 г.; международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения
(НПМ)» г. Волгоград, 2004 г.; международной научно-технической конференции «Инженерия поверхности и реновация изделий» г. Ялта, 2004 г.; ежегодньж научных конференциях студентов и аспирантов.
По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 9 в материалах международных, всероссийских и межвузовских конференций, 3 работы вьшолнены единолично. По материалам работы получен патент на изобретение РФ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка из 109 литературных источников, 1 приложения. Изложена на 147 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунков, 5 таблиц.
