Быстрое развитие современного машиностроения ставит перед технологами и конструкторами ряд технологических задач. Это вызвано усложнениями конструкций машин и механизмов, появлением новых материалов, обладающих особыми свойствами [1–12].
К изделиям, работающим в условиях перепадов температур или в условиях повышенных нагрузок, предъявляют высокие требования, в частности к параметрам качества поверхностного слоя (шероховатости, степени упрочнения, величине остаточных напряжений).
В данной работе рассматриваются остаточные напряжения, которые образуются в поверхностном слое при механической обработке и являются одним из важных параметров качества изделия.
Многолетний опыт эксплуатации изделий и проведение различных экспериментов позволяет сделать вывод, что остаточные напряжения влияют на износостойкость, усталостную прочность, коррозионную стойкость и долговечность изделий, и особенно на геометрическую точность.
Отличительной особенностью остаточных напряжений, возникающих в результате механической обработки, является их воздействие на поверхностные слои деталей. Однако такие напряжения могут существенно влиять на прочность и износостойкость изделия.
При точении цилиндрических деталей нормальные напряжения распределяются следующим образом (рис. 1) [13]:
• осевые σо, рассматриваемые в направлении подачи;
• окружные (тангенциальные) στ , рассматриваемые в направлении вектора скорости резания;
• радиальные σr , рассматриваемые перпендикулярно обрабатываемой поверхности.
Остаточные напряжения могут иметь различный знак. Это зависит от характера и интенсивности физикомеханических процессов, происходящих при резании. Различают сжимающие и растягивающие напряжения.
В 1930‑е гг. Давиденковым Н.Н. была предложена наиболее подробная и точная классификация остаточных напряжений, основанная на рентгеновских данных об изменении межатомных расстояний [5, 6], согласно которой напряжения могут быть трех видов: первого рода (макронапряжения), второго рода (микронапряжения) и третьего рода (субмикронапряжения) (таблица).