2.2. Влияние способа получения детали на прочность

Основными способами получения детали являются литье, обработка давлением, сварка, резание. К дополнительным способам относят осаждение в электролитах, напыление в вакууме, порошковую металлургию.

При кристаллизации из расплава слиток состоит из зон мелких, столбчатых и крупных беспорядочно ориентированных кристаллитов. Наличие зон уже определяет уровень дефектности.

Кроме того, закристаллизовавшийся металл содержит дислокации, вакансии, литейные трещины и поры, раковины.

Для уменьшения степени дефектности предусмотрены различные меры:

- металлургически размер зерна, форму выделяющихся фаз задают модифицированием:

- технологически размер зерна можно регулировать путем предварительного нагрева изложницы, использованием искусственного охлаждения;

- чтобы понизить содержание примесей следует применять чистый шихтовой материал;

- для избавления от пористости в опоке делают отверстия (выпоры);

- для повышения жидкотекучести в расплав вводят специальные элементы.

Литейные свойства выше у сплавов близких по составу к эвтектическим, но их механические свойства ниже.

При обработке давлением изделия получают деформированием заготовки без снятия стружки. При этом происходит наклеп. Зерна поликристаллического материала вытягиваются вдоль приложенных напряжений – возникает текстура деформации. В местах максимальных давлений происходит скопление примесей. Пластическая деформация изменяет и внутризеренную структуру – дробятся блоки мозаики, увеличивается степень их разориентировки, растут микронапряжения I, II, III рода. Это ведет к затруднению движения дислокаций, что повышает прочность, но часто снижает вязкость и приводит к неодинаковости свойств в различных направлениях как при текстуре.

Таким образом, в ходе обработки давлением происходит упрочнение металлов, снижается их пластичность. Снижение пластичности облегчает обработку резанием пластичных материалов.

Однако, следует отметить, что наклепанные материалы легче корродируют. Образование текстуры деформации ведет к анизотропии свойств. При наклепе возможны внутренние надрывы. При горячей обработке давлением может наблюдаться процесс полигонизации или рекристаллизации, что снимет или уменьшит упрочняющий эффект.

При обработке резанием происходит наклеп поверхности резания, нагрев в зоне резания, что сильно влияет на свойства инструмента. На обрабатываемой поверхности образуются надрезы в виде рисок, царапин, которые играют роль концентраторов напряжений и отрицательно влияют на усталостные свойства.

Для устранения этих дефектов применяют определенные инструменты, режимы и схемы, такие как:

- обкатка шариками или роликами;

- пескоструйная или дробеструйная обдувка;

- алмазное выглаживание.

Для повышения предела выносливости полезно проводить электрополировку.

При получении изделий сваркой плавлением наблюдается ухудшение прочностных свойств. Сварной шов имеет структуру литого металла и соответственные дефекты: кристаллизационные усадочные напряжения, ceгpeгaции примесей, пористость. Вокруг сварного шва в зоне термического влияния проявляется разнозернистость и неоднородность химического состава и структуры, придающая сварному соединению хрупкость. Следовательно, метод сварки плавлением значительно снижает надежность деталей и изделий.

Для повышения прочностных свойств следует снижать скорость охлаждения в зоне сварки, проводить сварку в защитной атмосфере с последующей термообработкой, использовать специальные присадочные материалы,

Существуют и другие способы сварки. Так, при термомеханической сварке не возникает зоны термического влияния. Однако, деформация свариваемых деталей, например, при контактной сварке, ведет к появлению микронапряжений, которые могут вызвать коробление.