Данные шероховатости, приведенные в табл. 2, показывают, что при исходной шероховатости поверхности после шлифования а =0,63+0,65 мкм (граница 7 ... 8 классов) все методы упрочнения увеличивают шероховатость: виброгалтовка =0,79 мкм; ультразвуковое упрочнение — /?а=1»о6 мкм (6-й класс); гидродробеструйное упрочнение— а = 1,38 мкм (граница 7 ... 6 классов). При этом увеличение выносливости соответственно составляет 37 МПа, 80 МПа.
Сопоставление этих данных показывает, что, несмотря на возрастание шероховатости поверхности в 1,5 ... 2 раза после ультразвукового и гидродробеструйного упрочнения по сравнению с шероховатостью после виброгалтовки и шлифования, усталостная прочность не уменьшается, а наоборот значительно возрастает. Следовательно, в рассматриваемых условиях и диапазоне изменения высоты микронеровностей доминирующими факторами являются наклеп и остаточные сжимающие напряжения, которые подавляют отрицательное влияние повышения шероховатости.
Наклеп. Как видно из табл. 2, наибольшая глубина и степень наклепа поверхностного слоя имеет место в результате гидродробеструйной обработки. Однако степень и глубина наклепа, возникающая в результате этой обработки, а также ультразвукового упрочнения и виброгалтовки, не превышают упрочнения, имеющего место после точения [2]. В связи с этим можно полагать, что более значительная роль здесь принадлежит остаточным напряжениям.
Такое заключение о влиянии остаточных напряжений, отмеченное также в работах [5, 6], основывается на анализе результатов настоящего исследования. Остаточные напряжения, возникающие в поверхностном слое после рассматриваемых методов упрочнения, представлены на рис. 3.
Как видно, общей особенностью исследуемых методов упрочнения после исходной обработки шлифованием является наличие в поверхностном слое сжимающих остаточных напряжений, максимум которых составляет аост=200+300 МПа и находится на расстоянии мкм от поверхности.
Сжимающие напряжения распространяются на глубину не менее 350 мкм. В слое, непосредственно прилегающем к поверхности (4 ... 10 мкм), наблюдается спад максимальной величины напряжений до 1,5 раза. Как известно [6], это связано с тепловыми процессами и особенностями пластических деформаций на поверхности металла при ударе шариков.
Наряду с общими особенностями остаточных напряжений образцов после рассматриваемых способов поверхностей обработки имеются определенные различия в величине, глубине и характере их распределения.
Остаточные напряжения сжатия после виброгалтовки и ультразвукового упрочнения имеют примерно одинаковую глубину напряжений сжатия, а на поверхности МПа, соответственно прирост усталостной прочности. Таким образом, несмотря на существенное ухудшение шероховатости поверхности Я =0,79 мкм (7-й класс), 89 мкм (ПРИ близкой степени наклепа), выносливость материала после ультразвукового упрочнения все же на 3 % выше, чем после виброгалтовки. Эти данные позволяют считать, что полученный результат определяется значительным увеличением максимума величины остаточных напряжений на поверхности.
Сопоставление значений остаточных напряжений после ультразвукового и гидродробеструйного упрочнения показывает, что в обоих случаях величина напряжений на поверхности практически совпадает.