Влияние технологической наследственности на качество деталей в ходе их эксплуатации

Особый смысл приобретает использование положений технологической наследственности при определении качества деталей в ходе их эксплуатации. Наследственные свойства, приобретенные деталью в ходе технологических процессов обработки и сборки, проявляются и в дальнейшем. Например, две детали с одинаковыми геометрическими параметрами с течением времени в процессе эксплуатации при одинаковых условиях могут подвергаться совершенно различным по своему характеру изменениям. Причины этих явлений объясняются прежде всего перераспределением напряжений, ползучестью материалов, фазовыми превращениями.

Наблюдения, проведенные в течение многих месяцев за высокоточными деталями типа валов, изготовленных в соответствии с различными техноло­гическими процессами, показали существенные различия в их поведении. За это время оси этих деталей искривлялись, сами валы закручивались, изменялись диаметры посадочных шеек. Процесс этих изменений не подчиняется линейным зависимостям. Следовательно, уже в собранной машине с искривлением валов изменяются условия работы подшипников, появляются биения. Уве­личение диаметров шеек шпинделей вызывают явления заклинивания уже приработанных и смазанных шпиндельных узлов высокоточных станков по истечении некоторого времени консервации.

Порядок величин погрешностей, возникающих в шпинделях готовых для эксплуатации станков, оказывается столь ощутимым, что необходимо раз­рабатывать мероприятия, устраняющие вредные наследственные явления. В практике изготовления шпинделей добиваются точности размера порядка 1…2 мкм, в то время как обнаруженные деформации оцениваются в десятки микрометров.

Особого внимания заслуживают азотированные детали типа валов. Вследствие разницы в удельных объемах азотированного слоя и сердцевины в таких деталях возникают большие напряжения. Неравномерно азотированный слой является причиной искривления шпинделей станков (наблюдения в течение одного года). Наиболее интенсивные искривления наблюдаются в течение первых трех месяцев, затем искривления замедляются, а по истечении четырех месяцев хранения возникает обратная деформация. Зная закономерности технологического наследования, можно прогнозировать величину и направление деформирования деталей и выбирать методы уменьшения деформаций.

Аналогичные явления наблюдаются и у деталей типа колец, например подшипников качения. Так, для большой партии деталей предварительно измеряли диаметр каждого кольца и отклонения формы, также было отмечено место, где снимался при шлифовании наибольший припуск. Установлено, что через три месяца хранения у 80 % колец возникает овальность, причем большая ось овала проходит через центр кольца и место съема наибольшего припуска. Так, снижение качества подшипниковых колец объясняется особенностями предшествующих операций точения и шлифования.

Доводка отдельных деталей на финишных операциях обеспечивает исключительно высокую геометрическую точность, однако на стадии эксплуатации такие детали могут весьма сильно изнашивать другие, сопряженные с ними детали. Последнее объясняется шаржированием поверхностей при доводке, т. е. закреплением на них абразивных частиц, которые играют роль своеобразных резцов по отношению к контрдетали. Поэтому и качество соединения надо рассматривать в наследственном плане.

При организации работы по повышению качества машин на базе явлений технологической наследственности необходимо учитывать следующие положения:

1. установление факта переноса определенного свойства от предшествующей операции к последующей;

2. количественную сторону вопроса, характеризуемую коэффициентом технологического наследования;

3. коэффициент наследования должен определять выбор технологического маршрута;

4. если значение этого коэффициента в ходе процесса остается постоянным (например, определенное свойство материала детали), то этот факт имеет положительное толкование лишь в том случае, если наследуемое свойство иг­рает положительную роль в вопросах качества изделий;

5. если коэффициент технологического наследования колеблется, то такой технологический процесс всегда должен оцениваться отрицательно;

6. непременным условием целесообразности проведения процесса должна быть монотонность изменения коэффициента наследования. Отрицательное свойство, возникшее на определенной операции технологического процесса, должно планомерно ликвидироваться, причем для всех пар смежных операций коэффициент наследования должен быть больше единицы. Положительное же свойство должно не только сохраняться, но и развиваться, чему соответствует условие постоянного уменьшения коэффициента наследования при всех его значениях меньше единицы для всех операций технологического процесса;

7. технологический процесс при отрицательных свойствах должен стро­иться так, что на начальных (обычно заготовительных) операциях работа должна проводиться с относительно большими значениями коэффициентов наследования, а на конечных - с малыми. Это соответствует известному экономическому положению о целесообразности более интенсивной ликвидации отрицательных свойств на начальных операциях, стоимость проведения которых значительно ниже стоимости конечных операций технологического процесса.

Примером неудовлетворительного решения вопроса с указанной точки зрения является один из процессов обработки деталей типа плит, одна из плоскостей которых должна иметь малые отклонения от плоскостности. Для операций технологического процесса характерна такая последовательность коэффициентов наследования: 0,59; 2,84; 15,0. Это означает, что на на­чальной операции отклонение даже увеличивается (получистовое строгание), на одной из операций уменьшается в 2,84 раза (чистовое строгание), а с помощью малопроизводительной и дорогостоящей операции (шабрение) отклонение уменьшается в 15 раз. Резкое уменьшение отклонений от плоскостности необходимо было делать на начальных операциях. В принципе все операции технологического процесса должны быть рассмотрены с позиций формирования качественных показателей деталей.