Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 13 ТЕХНОЛОГИЯ и уменьшение коэффициента трения между контакт- ными поверхностями. К тому же за счет защемления и образования наплыва в верхней части втулки пла- стическое течение материала в нижнюю часть соеди- нения затруднено, что приводит к неравномерному распределению контактных напряжений (рис. 2) по длине соединения, т.е. полученное таким образом прессовое соединение имеет пониженную прочность и качество. Рис. 2 . Распределение радиальных напряжений на сопрягаемых поверхностях соединения: 1 – соединение, содержащее втулку с градиентным распределе- нием механических свойств; 2 – соединение, содержащее втулку с равномерным распределением механических свойств Для устранения этого недостатка предложено де- формируемую втулку выполнять из материала, пре- дел текучести которого увеличивается от ее нижнего края к верхнему, если отверстие в корпусной детали глухое (рис. 1, а ), и от середины к обоим краям, если отверстие в корпусной детали сквозное (рис. 1, б ). При этом обеспечивается равномерное распределе- ние контактных напряжений вдоль оси соединения, повышающее несущую способность и качество прес- сового соединения. Переменную жесткость промежуточной втулки в продольном направлении технически можно полу- чить, изменяя толщину стенки втулки по ее длине, либо созданием градиента механических свойств втулки методом локальной термообработки токами высокой частоты (ТВЧ). Целью проведенных исследований являлось определение размеров, конфигурации промежуточ- ной втулки, подбор для нее материала и назначение оптимального режима термообработки, которые обе- спечили бы требуемую несущую способность соеди- нения в широком диапазоне зазоров. В ходе проведенных экспериментальных иссле- дований было выявлено влияние характера распре- деления механических свойств промежуточной втул- ки, полученных в результате различных режимов ее локальной термообработки ТВЧ, на прочность соединения. При этом верхняя часть втулки получа- ла максимальную твердость 50...53 HRC , а нижняя часть 26...29 HRC . Максимальное значение твердо- сти ограничивалось тем обстоятельством, что после сборки прессового соединения на верхней упрочнен- ной части втулки наблюдались следы хрупкого раз- рушения. Минимальное значение твердости было ограничено только лишь технологическими возмож- ностями операции отжига ТВЧ. С увеличением высоты упрочненной части втул- ки при монтажном зазоре, соответствующем грани- це 14-го квалитета допуска на изготовление деталей, контактное взаимодействие с охватываемой и охва- тывающей деталями получала только та часть втул- ки, которая была упрочнена не более чем до 40...45 HRC . Это видно (рис. 3) по более светлым участкам, которые образовались в результате снятия темной оксидной пленки при контакте с соединяемыми де- талями. На рис. 3 представлены в качестве примера со- единения с диаметром вала 10 мм и относительной высотой 2,8. При этом первый образец (рис. 3, а ), имеющий термически упрочненную часть, равную 0,8 от высоты втулки, имел несущую способность, равную 10 кН. Второй образец (рис. 3, б ), имеющий термически упрочненную часть, равную 0,6 от высо- ты втулки, имел несущую способность соединения, равную 22 кН. Третий образец (рис. 3, в ), имеющий термически упрочненную часть, равную 0,15 от вы- соты втулки, имел несущую способность соедине- ния, равную 50 кН. а б в Рис. 3 . Втулки с различным характером распределения механических свойств после демонтажа соединения В ходе экспериментальных исследований под- вергали различным режимам термообработки также одновременно всю втулку, в результате чего в зави- симости от режима термообработки втулки приобре- тали различную твердость и пластичность и имели постоянную продольную жесткость. Наибольшую прочность соединения при этом удалось получить при использовании втулок, которые подвергали ре- кристаллизационному отжигу, так как максималь- ные пластические свойства втулки обеспечили боль- шую площадь контакта сопрягаемых поверхностей соединения даже при максимальных значениях за-