Які фактори впливають на внутрішню напругу термічної обробки кування вала?

Які фактори впливають на внутрішню напругу термічної обробки кування вала?

Термічна обробка кування вала може спричинити три основні типи внутрішньої напруги у фактичному виробництві валакуваннязавжди створює дві або три основні внутрішні напруги одночасно, тому залишкова напруга після фактичної термічної обробки заготовки є результатом суперпозиції кількох основних внутрішніх напруг. Розподіл залишкових напружень після суперпозиції дуже складний і тісно пов'язаний з конкретними параметрами процесу термообробки. Нижче наведено детальний аналіз основних факторів, що впливають на внутрішню напругу термічної обробки кування вала.

Залишкова напруга у випадку незагартованого сердечника. У випадку незагартованого сердечника внутрішній розподіл напруги має тип термічної напруги, а напруга стиску створюється в поверхневому загартованому шарі, тому тенденція до розтріскування поверхні є невеликою. Однак у цей час розтягуюча напруга генерується в серці, і коли гартувальний шар дуже глибокий, а серце дуже маленьке, розтягуюча напруга в серці дуже мала, а значення дуже велике.

Залишкова напруга у випадку загартування сердечника, коли поковка вала повністю загартована, розподіл залишкової напруги є в основному результатом суперпозиції теплової напруги та організаційної напруги. Коли діаметр ковки валу малий, розподіл залишкового напруження після суперпозиції є типом організаційного стресу, що вказує на те, що організаційний стрес є основним. Коли діаметр збільшується, залишкова напруга поступово стане типом термічної напруги, яка показує, що зі збільшенням діаметра заготовки роль термічної напруги зростає, тоді пік дотичної напруги та осьової напруги з’являються в середня частина кукування валу від поверхні на певній відстані, і часто осьове напруження більше, ніж тангенціальне напруження, тому не надто велика циліндрична заготовка гартує, часто легко утворюють поздовжні тріщини. Зі збільшенням вмісту вуглецю в сталі ефект структурних напружень посилюється, а термічних – послаблюється. Додавання легуючих елементів у сталь може не тільки підвищити високотемпературну міцність сталі, але також підвищити стабільність переохолодженого аустеніту та зменшити критичну швидкість охолодження сталі.

Вплив температури загартування та швидкості охолодження, чим більша швидкість охолодження, тим більша різниця температур між внутрішньою та зовнішньою сторонами кування вала, збільшення термічної напруги. Оскільки залишкова напруга осьового кування є розподілом термічної напруги, збільшення швидкості охолодження збільшить значення напруги стиснення поверхні та значення напруги розтягування серцевини. Тому швидкість охолодження повинна бути максимально знижена за умови виконання вимог щодо механічних властивостей.

Під впливом центрального отвору напруга термічної обробки великих поковок вала, як правило, схожа на термічну напругу, тобто поверхня знаходиться під тиском, а серце напружується. Великі поковки вала серцевої організації, як правило, відносно бідні, металургійних дефектів більше, щоб запобігти серцю в термічній обробці напруження розтягування під дією подальшого розширення дефекту, і навіть викликало перелом, тому, як правило, великий вал поковки при термічній обробці перед обробкою центрального отвору, частина дефекту видалена.