Пининг
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( октябрь 2009 г. ) |
В металлургии , упрочнение — это процесс обработки поверхности металла для улучшения его свойств материала, обычно с помощью механических средств, таких как удары молотком , дробеструйной обработки ( дробеструйная обработка ), фокусировки света ( лазерная упрочнение ) или, в последние годы , с ударами столба воды (водоструйная обработка) и кавитационными струями (кавитационная обработка). [1] За заметным исключением лазерной упрочнения, упрочнение обычно представляет собой процесс холодной обработки , имеющий тенденцию расширять поверхность холодного металла, вызывая тем самым сжимающие напряжения или ослабляя уже существующие растягивающие напряжения . Это также может способствовать деформационному упрочнению поверхности металла.
Остаточное напряжение
[ редактировать ]Пластическая деформация в результате наклепа вызывает остаточное сжимающее напряжение на наклеенной поверхности, а также растягивающее напряжение внутри. Это напряженное состояние напоминает состояние, наблюдаемое в закаленном стекле , и полезно по тем же причинам.
Поверхностные сжимающие напряжения придают металлу устойчивость к усталости и некоторым формам коррозии , поскольку в среде сжатия трещины не растут. Преимущество достигается за счет более высоких растягивающих напряжений в более глубоких частях детали. Однако усталостные свойства детали будут улучшены, поскольку напряжения на поверхности детали обычно значительно выше из-за поверхностных дефектов и повреждений.
Упрочнение
[ редактировать ]Холодная обработка также служит для упрочнения поверхности материала. Это снижает вероятность образования трещин на поверхности и обеспечивает устойчивость к истиранию . Когда металл подвергается деформационному упрочнению, его предел текучести увеличивается, но пластичность снижается. Деформационное упрочнение фактически увеличивает количество дислокаций в кристаллической решетке материала. Когда материал имеет большое количество дислокаций, пластическая деформация затруднена, и материал будет продолжать вести себя упруго, значительно превышая предел упругости недеформационно упрочненного материала.
Остаточная деформация/растяжение
[ редактировать ]Пластическая деформация в результате наклепа может быть полезна для растяжения поверхности объекта.
Одно из распространенных применений этого процесса упрочнения (растяжения) можно увидеть в авторемонте и производстве автомобилей по индивидуальному заказу, где ручная или машинная упрочнение используется для растяжения тонкого листового металла для создания изогнутых поверхностей. Ручной метод использует ручной молоток и представляет собой форму строгания . используется версия молотка Существуют также машинные методы, в которых для прокалывания листового металла .
Еще одним применением процесса упрочнения является выравнивание листового металла, и он специально используется в качестве основного метода выравнивания стальных лент, используемых в промышленных конвейерных и прессовых операциях. В этом процессе стальную ленту, имеющую поперечную кривизну, можно сплющить путем прокалывания вогнутой поверхности для ее растяжения и тем самым устранения поперечной кривизны путем выравнивания длины поверхности поперек ремня между ранее вогнутой и выпуклой поверхностями. Дробеструйная обработка стальных лент обычно осуществляется с использованием специального оборудования и специальной дроби.
Когда наклейка используется для создания остаточного напряжения или упрочнения объекта, необходимо проявлять осторожность с тонкими деталями, чтобы не растянуть заготовку. Если растяжение неизбежно, то при проектировании детали или применении процесса могут потребоваться допуски.
Использование со сваркой
[ редактировать ]Ручная наковка также может выполняться после сварки, чтобы снять растягивающие напряжения, возникающие при охлаждении в свариваемом металле (а также в окружающем основном металле). Уровень снижения растягивающего напряжения минимален и происходит только на поверхности сварного шва или вблизи нее. Другие методы, такие как точки нагрева (если применимо), помогают снизить остаточные растягивающие напряжения. Наклеп приведет к повышению твердости сварного шва, и этого следует избегать. По этой причине наклейка обычно не принимается большинством норм, стандартов и спецификаций. [2] Любая наклевка, выполняемая на сварном шве, должна выполняться на образце для аттестационных испытаний процедуры сварки.
Образец для аттестации процедуры сварки воспроизводит все основные переменные, которые будут использоваться при производственной сварке. Если сварной шов подвергается наклепу во время аттестации процедуры сварки, последующее механическое испытание образца для аттестации процедуры покажет механические свойства сварного шва. Эти механические свойства должны, как минимум, соответствовать механическим свойствам сваренных материалов. Если они этого не делают, процедура не удалась и процедура сварки неприемлема для использования при производственной сварке.
Заточка лезвий
[ редактировать ]
Лезвия кос и серпов традиционно затачивались путем периодической заточки с последующей частой заточкой в полевых условиях во время использования. Лезвие можно заточить путем реформирования ковкой стали для создания профиля кромки, который затем можно отточить . Вмятины и порезы на кромке лезвия можно удалить путем закалки и формирования нового профиля кромки для хонингования.
Лезвия можно подвергать свободной закалке, используя наковальни различных конструкций, или обрабатывать их на упрочняющем приспособлении. Приспособление для упрочнения может иметь сменные колпачки, которые устанавливают разные углы: сначала можно установить грубый угол на расстоянии примерно 3 миллиметров (0,12 дюйма) от края, а затем на край устанавливается тонкий угол, оставляя кромку, которую можно использовать. легко оттачивается. Затем лезвие можно отточить, используя все более тонкие точильные камни, пока оно не будет готово к использованию. [3] [4]
Этимология
[ редактировать ]Говорят, что термин «пенинг» произошел от старошведского термина pæna , означающего «бить молотком». [5]
История
[ редактировать ]Использование наклепа для улучшения свойств металлов восходит к древним временам. [6] Золото чеканили для механического улучшения шлемов еще в 2700 году до нашей эры. [7] а в Древней Греции чеканили бронзу для укрепления доспехов. [8] [9] В средние века ковка использовалась для укрепления и придания формы мечам. Более поздние применения для повышения прочности металла включают ковки стволов артиллерийских орудий в 18 веке. [7] Точно так же кузнецы обычно использовали молоток с шариковым бойком, чтобы придать форму и продлить срок службы пружин каретки. [8]
Первые научные исследования свойств металлов были проведены в 19 веке, особенно в контексте усталостных разрушений при развитии железных дорог и промышленной революции. Велер, например, провел обширную работу по усталостной прочности металлов, подвергающихся циклическим нагрузкам. [10] Киркалди проводил эксперименты по прочности на растяжение кованого железа и стали, а Баушингер проверял пределы упругости железа и стали при растяжении и сжатии. [11]
Лишь в начале 20-го века обработка поверхности металлов начала развиваться в технические методы обработки с помощью дробеструйной обработки - по сути, множества небольших ударов молотком. [8] - в фокусе внимания как альтернатива прокатке для повышения усталостной прочности. [7] В 1927 году Э.Г. Герберт описал упрочняющий эффект процесса «облачного взрыва», во время которого поток маленьких стальных шариков «дождем» падал на стальную поверхность, а О. Фёппль в 1929 году продемонстрировал благотворное влияние холодной обработки на повышение усталостной прочности. [6]
Первый патент на дробеструйную обработку был получен в Германии в 1934 году, но так и не был реализован на коммерческой основе. Независимо в 1930 году несколько инженеров компании Buick заметили, что дробеструйная очистка (как ее первоначально называли) делает пружины устойчивыми к усталости. Затем этот процесс был принят на вооружение автомобильной промышленности. Циммерли впервые опубликовал отчет в 1940 году. Джон Алмен провел дополнительные исследования и во время Второй мировой войны представил их авиационной промышленности. [12]
К 1950 году дробеструйная обработка стала общепринятым процессом и была включена в инженерную литературу. В том же году была изобретена дробеструйная обработка для формирования обшивки крыла самолета Super Constellation . [12]
Значительным новшеством в технологии ударной обработки в начале 1970-х годов стала разработка Ефимом Статниковым ультразвуковой ударной обработки (УЗИ). [13] который использует направляемые стержнеобразные инденторы для передачи высокочастотных импульсов на обрабатываемую поверхность. [14]
В начале 1970-х годов в упрочнении произошла еще одна важная инновация, когда такие исследователи, как Аллан Клауэр из Баттел лаборатории в Колумбусе, штат Огайо, применили лазерные лучи высокой интенсивности к металлическим компонентам для достижения глубоких сжимающих остаточных напряжений, которые они запатентовали как лазерную ударную упрочнение и стали известный как лазерная упрочнение в конце 1990-х годов, когда он был впервые применен к лопастям вентилятора газотурбинного двигателя для ВВС США.
См. также
[ редактировать ]- Общая полоса
- Молоток с шариковой головкой
- Цементация
- Термическая обработка
- Перфорированное покрытие
- Высокочастотная ударная обработка
- Ультразвуковая ударная обработка
- Лазерная обработка
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сояма, Хитоши (январь 2020 г.). «Кавитирующая струя: обзор» . Прикладные науки . 10 (20): 7280. дои : 10.3390/app10207280 . ISSN 2076-3417 .
- ^ ASME B31.3, параграф 328.5.1 (d) (местоположение меняется при публикации новых норм)
- ^ «Заточка и заточка» .
- ^ «Учимся заточить косу» . 31 мая 2016 г.
- ^ https://www.etymonline.com/word/peen
- ^ Перейти обратно: а б Хокинсон, Э.Э. (1962). «Дробеструйная обработка – История» . Дробеструйный станок .
- ^ Перейти обратно: а б с Шульце, Волкер (2006). Современная механическая обработка поверхности . Вайнхайм: Wiley-Vch Verlag. стр. 1–7. дои : 10.1002/3527607811.ch1 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ливорно, Джордж (1957). «История дробеструйной обработки» . Дробеструйный станок .
- ^ https://harvardartmuseums.org/collections/object/311835 .
- ^ Зеннер, Харальд; Хинкельманн, Карстен (2019). «Август Вёлер — основоположник исследований усталостной прочности» . Стальная конструкция . 12 (2). Уайли: 156–162. doi : 10.1002/stco.201900011 .
- ^ Тимошенко, Стивен П. (1983). История сопротивления материалов: с кратким изложением истории теории упругости и теории конструкций . Курьерская корпорация. ISBN 9780486611877 .
- ^ Перейти обратно: а б Фукс, Х.О.; Кэри, PE, История дробеструйной обработки (PDF) , Первая международная конференция по дробеструйной обработке .
- ^ Чан, Вай Луэн; Ченг, Генри Куо Фэн Ченг (2022). «Технология ударной обработки – прошлое, настоящее и будущее» . Международный журнал передовых производственных технологий . 118 : 683–701.
- ^ Статников, Ефим Ш.; Корольков Олег Владимирович; Витязев, Владимир Н. (2006). «Физика и механизм ультразвукового воздействия» . Ультразвук . 44, Приложение: е533–е538.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
