Die Gründe für die Verformung von Maschinenteilen während der Verarbeitung
Das Phänomen, dass sich Maschinenteile oder Komponenten unter Einwirkung äußerer Kräfte in Form oder Größe verändern, nennt man Deformation. Übermäßige Verformung ist eine wichtige Art des Versagens von Maschinenteilen und ein offensichtliches Zeichen für die Beurteilung eines duktilen Bruchs. Daher müssen wir die Ursachen für folgende Verformungen von Maschinenteilen im Verarbeitungsprozess analysieren und entsprechende Maßnahmen ergreifen.
Je nachdem, ob die Verformung nach Entfernung der äußeren Kraft wiederhergestellt werden kann, kann die Verformung von Maschinenteilen oder Komponenten in zwei Kategorien eingeteilt werden: elastische Verformung und plastische Verformung.
1. Elastische Verformung
Die Verformung von Metallteilen, wenn die aufgebrachte Spannung kleiner als die Streckgrenze des Materials ist, wird als elastische Verformung bezeichnet.
(1) Wenn die äußere Kraft entfernt wird, wird die Verformung der Teile beseitigt und die ursprüngliche Form wiederhergestellt.
(2) Wenn sich das Material elastisch verformt, ist die Dehnung proportional zur Spannung, und ihr Verhältnis wird als Elastizitätsmodul bezeichnet, der den Widerstand des Materials gegen elastische Verformung darstellt. Je höher der Elastizitätsmodul des Materials ist, desto höher ist unter sonst gleichen Bedingungen die Steifigkeit von Maschinenteilen oder Komponenten aus diesem Material und desto stärker ist die Fähigkeit, seine inhärente Größe und Form bei Einwirkung äußerer Kräfte beizubehalten.
(3) Das Ausmaß der elastischen Verformung ist sehr gering und überschreitet im Allgemeinen 0,1 % bis 1,0 % der ursprünglichen Länge des Materials nicht.
Wenn bei der Verwendung von Metallteilen eine übermäßige elastische Verformung auftritt (eine übermäßige elastische Verformung bezieht sich auf eine elastische Verformung, die die zulässige Konstruktion überschreitet), wird der normale Betrieb der Teile beeinträchtigt. Wenn beispielsweise die Antriebswelle arbeitet, führt eine übermäßige elastische Verformung dazu, dass sich der Zustand des Zahneingriffs auf der Welle verschlechtert, was die Lebensdauer des Zahnrads und des Wälzlagers, das es trägt, beeinträchtigt; Eine übermäßige elastische Verformung der Werkzeugmaschinenschiene oder -spindel führt dazu, dass die Bearbeitungsgenauigkeit abnimmt oder sogar die Bearbeitungsanforderungen nicht erfüllt. Genauigkeit.
Daher ist es beim Betrieb von Maschinenausrüstung sehr wichtig, eine übermäßige elastische Verformung zu verhindern. Neben dem richtigen Design ist die richtige Anwendung sehr wichtig. Überlastbetrieb ist unbedingt zu vermeiden, Betriebstemperaturangaben sind zu beachten und thermische Verformungen sind zu vermeiden.
2. Plastische Verformung
Die plastische Verformung, auch als permanente Verformung bekannt, bezieht sich auf einen Teil der nicht wiederherstellbaren Verformung, die von Maschinenteilen hinterlassen wird, nachdem die aufgebrachte Last entfernt wurde. Aus Sicht der makroskopischen morphologischen Eigenschaften umfasst die plastische Verformung von Metallteilen hauptsächlich drei Formen: Wölbungsverformung, Volumenverformung und Alterungsverformung.
(1) Verzugsverformung
Wenn das Metallteil selbst einer bestimmten Belastung ausgesetzt ist (z. B. Maschinenbelastung, thermische Belastung oder strukturelle Belastung usw.), übersteigt der tatsächliche Belastungswert die Zug- oder Druckstreckgrenze des Metalls in diesem Zustand, und es kommt zu Verwerfungen . Gebogene, elliptische oder verdrehte plastische Verformung. Daher ist die Verzugsverformung von Metallteilen das Ergebnis komplexer Beanspruchung. Verzugsdeformationen treten häufig bei schlanken Wellen, dünnen plattenförmigen Teilen und dünnwandigen Ring- und Hülsenteilen auf.
(2) Volumenverformung
Beim Erwärmen und Abkühlen von Metallteilen wird das Phänomen der Volumenausdehnung und -kontraktion von Metallteilen aufgrund der Änderung des spezifischen Volumens, die durch die Umwandlung der metallografischen Struktur verursacht wird, als Volumenverformung bezeichnet. Beispielsweise nimmt während der Abschreckphasenumwandlung von Stahl das spezifische Volumen von Austenit zu, wenn es sich in Martensit oder niederes Bainit umwandelt, und das Volumen expandiert. Nach der Abschreckphasenumwandlung nimmt das spezifische Volumen des Restaustenits ab und das Volumen schrumpft.
Der Grad der Volumenänderung während der Martensitbildung hängt mit dem Kohlenstoffgehalt im Martensit während der Abschreckumwandlung zusammen. Je höher der Kohlenstoffgehalt im Stahl ist, desto größer ist die spezifische Volumenänderung bei der Martensitbildung und desto größer ist die Ausdehnung. Außerdem erhöht die ungleichmäßige Verteilung von Karbiden im Stahl tendenziell den Verformungsgrad.
(3) Alterungsverformung
Nach der Wärmebehandlung des Stahls entsteht das instabile Gefüge und die dadurch verursachte Eigenspannung befindet sich in einem instabilen Zustand; auch die während des Gießvorgangs des Gussstücks entstehenden Gusseigenspannungen befinden sich in einem instabilen Zustand. Wenn es für längere Zeit bei Raumtemperatur platziert oder verwendet wird, ändert sich die Spannung im instabilen Zustand allmählich und wird stabil. Die damit einhergehende Verformung wird als Alterungsverformung bezeichnet.
Die plastische Verformung führt zu Änderungen in der Größe und Form jedes Teils der Maschinenteile, was eine Reihe unerwünschter Folgen haben wird. Beispielsweise garantiert das plastische Biegen der Spindel einer Werkzeugmaschine die Bearbeitungsgenauigkeit nicht, was zu einer Erhöhung der Ausschussrate führt und sogar die Spindel funktionsunfähig macht.
Obwohl die lokale plastische Verformung des Maschinenbasisteils kein offensichtliches Versagen wie die plastische Gesamtverformung des Teils verursacht, ist sie auch eine wichtige Form des Versagens des Teils.
Bei der Konstruktion und Produktion müssen wir unser Bestes geben, um sicherzustellen, dass die Maschinenteile nicht verformt werden, da dies sonst die Leistung der Maschinenteile ernsthaft beeinträchtigt. Wenn Sie nach dem Lesen des obigen Inhalts mehr über Maschinenteile erfahren möchten, können Sie eine umfassendere Lösung erhalten, indem Sie uns kontaktieren.
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