Теоретические основы охватывающего поверхностного пластического деформирования, технология и оборудование
![Диссертация: Теоретические основы охватывающего поверхностного пластического деформирования, технология и оборудование](https://westud.ru/work/3127661/cover.png)
Диссертация
Результаты теоретических и экспериментальных исследований дают достаточно полное представление о закономерностях и явлениях, протекающих при поверхностном пластическом деформировании деталей машин. Однако основанные на них технологии не всегда могут быть эффективно использованы. Так, при обработке длинномерных маложестких деталей локальными способами ППД весьма сложно при приемлемой… Читать ещё >
Содержание
- ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
- 1. СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ Й ТЕХНОЛОГИИ ДЕФОРМАЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
- 1. 1. Деформационное упрочнение деталей машин
- 1. 1. 1. Достоинства и недостатки метода
- 1. 1. 2. Использование упрочненных изделий в машиностроении
- 1. 2. Методы определения напряженно-деформированного состояния упрочненного металла
- 1. 2. 1. Аналитические методы расчета
- 1. 2. 2. Численные методы расчета
- 1. 2. 3. Анализ напряжений и деформаций
- 1. 3. Остаточные напряжения в упрочненных изделиях
- 1. 3. 1. Методы определения
- 1. 3. 2. Зависимость от параметров деформирования
- 1. 3. 3. Влияние на эксплуатационные свойства
- 1. 4. Предпосылки к созданию охватывающего поверхностного пластического деформирования
- 1. 5. Выводы и постановка задачи исследования
- 1. 1. Деформационное упрочнение деталей машин
- 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХВАТЫВАЮЩЕГО ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
- 2. 1. Физико-механическое и геометрическое моделирование
- 2. 1. 1. Физические особенности упругопластической деформации
- 2. 1. 2. Очаг малых упругопластических деформаций
- 2. 1. 3. Напряженно-деформированное состояние
- 2. 1. 4. Модели материала и контактного трения
- 2. 1. 5. Конечноэлементная модель заготовки
- 2. 2. Математическое описание упругопластического состояния осесимметричного тела
- 2. 2. 1. Статические и геометрические уравнения равновесия
- 2. 2. 2. Физические уравнения теории упругости и теории пластичности
- 2. 3. Решение упругопластической задачи
- 2. 3. 1. Метод переменных параметров упругости
- 2. 3. 2. Решение осесимметричных задач
- 2. 3. 3. Оценка сходимости метода
- 2. 4. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния в очаге пластической деформации
- 2. 4. 1. Вариационная форма метода конечных элементов
- 2. 4. 2. Построение матрицы жесткости конечного элемента
- 2. 4. 3. Аналитические выражения для компонент матрицы жесткости. Форма учета граничных условий
- 2. 4. 4. Тестовый пример определения напряженного состояния методом переменных параметров упругости
- 2. 1. Физико-механическое и геометрическое моделирование
- 3. 1. Напряженное состояние в очаге формоизменения
- 3. 1. 1. Краевые условия и ограничения
- 3. 1. 2. Результаты расчета
- 3. 2. Напряженно-деформированное состояние заготовки в зоне
- 3. 2. 1. Силовые схемы и краевые условия
- 3. 2. 2. Результаты расчета
- 3. 3. Напряженно-деформированное состояние при взаимодействии заготовки с рабочим конусом матрицы
- 3. 3. 1. Силовые схемы и краевые условия
- 3. 3. 2. Результаты расчета
- 3. 4. Напряженно-деформированное состояние жесткой матрицы
- 3. 4. 1. Краевые условия
- 3. 4. 2. Результаты расчета
- 4. ЧИСЛЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ОХВАТЫВАЮЩЕМ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ
- 4. 1. Анализ остаточного напряженного состояния
- 4. 2. Методика расчета остаточных напряжений
- 4. 3. Остаточные напряжения в упрочненных деталях
- 4. 4. Остаточные напряжения в концевой зоне упрочнения
- 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В УПРОЧНЕННЫХ ДЕТАЛЯХ
- 5. 1. Методика определения остаточных напряжений
- 5. 1. 1. Основные расчетные зависимости
- 5. 1. 2. Техника эксперимента
- 5. 2. Зависимость остаточных напряжений от основных параметров охватывающего деформирования
- 5. 2. 1. Исследование одновременного влияния основных параметров
- 5. 2. 2. Степень относительного обжатия
- 5. 2. 3. Геометрия инструмента
- 5. 2. 4. Анализ теоретических и экспериментальных результатов
- 5. 3. Влияние механических характеристик упрочненного материала на образование остаточных напряжений
- 5. 4. Технологическая наследственность в формировании остаточных напряжений при охватывающем деформировании
- 5. 4. 1. Степень относительного обжатия
- 5. 4. 2. Совмещение переходов
- 5. 4. 3. Правка после охватывающего деформирования
- 5. 4. 4. Оценка остаточного напряженного состояния
- 6. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ И ОБРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОХВАТЫВАЮЩЕГО ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
- 6. 1. Классификация и технологические схемы процесса
- 6. 1. 1. Структура и классификация
- 6. 1. 2. Технологические схемы
- 6. 2. Технологические показатели процесса
- 6. 2. 1. Степень упрочнения и толщина пластического слоя
- 6. 2. 2. Оценка шероховатости и точности упрочненных деталей
- 6. 3. Оценка устойчивости и прочности изделия вне очага деформации
- 6. 3. 1. Устойчивость гладких деталей
- 6. 3. 2. Устойчивость ступенчатых деталей
- 6. 3. 3. Оценка прочности упругонагруженных участков
- 6. 4. Технологическое оборудование и оснастка
- 6. 4. 1. Оборудование с жесткой матрицей
- 6. 4. 2. Оборудование с локальным инструментом
- 6. 4. 3. Проектирование и изготовление матриц
- 7. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА УПРОЧНЕННЫХ ВАЛОВ
- 7. 1. Условия работы трансмиссионных валов артезианских насосов
- 7. 2. Зависимость остаточных напряжений от параметров деформирования заготовок валов
- 7. 2. 1. Степень относительного обжатия
- 7. 2. 2. Скорость деформирования
- 7. 2. 3. Геометрия инструмента
- 7. 2. 4. Обобщение экспериментальных результатов
- 7. 3. Исследование износостойкости
- 7. 3. 1. Методика эксперимента
- 7. 3. 2. Влияние параметров деформирования
- 7. 3. 3. Влияние остаточных напряжений
- 7. 3. 4. Изменение шероховатости при износе
- 7. 4. Правка упрочненных валов
- 7. 4. 1. Исследование искривления валов
- 7. 4. 2. Новый способ правки валов
- 7. 4. 3. Напряженное состояние валов
- 7. 4. 4. Оборудование для правки
- 7. 5. Исследование усталостной прочности
- 7. 5. 1. Методика эксперимента
- 7. 5. 2. Влияние параметров деформирования
- 7. 6. Определение оптимальных параметров деформирования
Список литературы
- Зайдес С.А. Размерно-упрочняющие технологические процессы в машиностроении // Повышение эффективности производства изделий в машиностроении. — Иркутск, 1995. — С. 10−14.
- Зайдес С.А. Оценка остаточного напряженного состояния в упрочненном металле // Материалы и упрочняющие технологии 97: Тез. и матер, докл. V науч.-тех. конф. с международ, участ. — Курск, 1997. — С. 13−15.
- Зайдес С.А. Прогрессивные методы обработки металлов давлением в технологии машиностроения // Вестник ИрГТУ. Иркутск, 1997 — № 1. — С. 80−85.
- Зайдес С.А. Остаточные напряжения и качество калиброванного металла. -Иркутск: Изд-во Ирк. гос. ун-та 1992. 200 с.
- Зайдес С.А. Напряжённо-деформированное состояние в технологических процессах калибровки // Интеллектуальные и материальные ресурсы Сибири: Тез. докл. региональной науч.-практ. конф. Иркутск, 1997. — С. 19−20.
- Напряженно-деформированное состояние деталей при охватывающем упрочнении = 40 мм- ?к/йк = ОД- Сталь АС14)
- Параметр Остаточное напряженное состояние
- Q°z (o) <*z (n) <(о) <*ф (п) ctj (o) СТ?(п) СТ?(о) a?(п)1. МПа, а = 8°
- Напряженно-деформированное состояние на конце заготовки при ее взаимодействии с толкателем (Бн =30 мм, сталь АС 14)
- Виды напряжений и деформаций Относительное обжатие у, %0,2 0,6 2,0 5,0 10,0
- Напряжения и перемещения в очаге
- О? (о) МПа -31,9 -70,3 -143,1 -66,4 -33,4
- Т?(п) МПа -72,8 -121,3 -135,7 -217,4 -214,4
- МПа -30,7 -73,1 -142,2 -65,2 -32,3
- МПа -81,6 -133,3 -153,4 -242,9 -342,1
- О? (о) МПа -256,8 -253,5 -368,6 -494,3 -574,4
- МПа 58,4 91,4 95,9 142,3 144,7хР (о) МПа 225,9 183,4 229,2 428,5 488,5стР (п) МПа 255,1 247,7 360,7 480,3 480,7и?. мм 0,005 0,020 0,072 0,183 0,387и2р мм 0,045 0,135 0,450 1,120 2,250
- Т?(о) МПа Остаточные напряжения и перемещения-10,1 -33,7 -87,1 4,2 49,5
- МПа -23,4 -70,9 -66,0 -120,3 -98,3
- К (о) МПа -10,2 -33,4 -86,3 -30,2 -50,3
- МПа -21,7 -70,6 -65,9 -120,6 -99,31. МПа 0,8 1,7 1,9 0,2 0,3
- МПа 2,3 7,5 14,2 27,7 28,4
- СТ?(о) МПа 9,3 35,2 83,5 50,3 38,70?(п) МПа 28,6 99,2 94,2 169,7 142,6и- мм 0,0017 0,016 0,067 0,176 0,362 мм 0,014 0,104 0,405 1,060 2,180
- Напряженно-деформированное состояние на конце заготовки при взаимодействии с толкателем (Он 30 мм, 1|/= 2%, сталь АС14)
- Виды напряжений и Относительное длина заготовки Ь/Эндеформаций 1 1,5 2,0 3,0
- Напряжения и перемещения в очагестР (о) МПа -150,1 -149,5 -149,9 -164,30?(п) МПа -201,6 -185,6 -181,0 -285,3
- МПа -149,0 -148,4 -148,9 -167,2ф00 МПа -236,4 -217,2 -211,8 -284,2
- МПа -375,0 -375,8 -377,1 -405,1о5(п) МПа -517,8 -500,9 -497,9 -696,8
- МПа -130,1 -121,6 -119,3 -94,4стР (о) МПа 226,1 226,8 227,6 234,5
- С?(п) МПа 382,1 372,1 371,2 369,3и? мм 0,070 0,072 0,073 0,072и' мм 0,300 0,450 0,600 0,900
- Остаточные напряжения и перемещения
- МПа -94,8 -91,5 -90,5 -114,3
- МПа -124,7 -111,1 -107,2 -215,2
- Напряженно-деформированное состояние на конце заготовки при взаимодействии с толкателем (DH = 30 мм, фг= 2%, сталь АС14)
- Виды напряжений и деформаций Условия трения (К)1. ОД 0,2 0,5 0,8 1,0
- Напряжения и перемещения очаге
- О? (о) МПа -6,7 -109,5 -131,3 -192,6 -263,3а?(п). МПа -21,7 -81,5 -135,5 -300,1 -397,8сгР (о) МПа -383,3 -370,0 -359,9 -335,7 -313,8
- МПа -405,2 -439,9 -462,1 -508,3 -532,6
- МПа -16,7 -61,3 -95,9 -180,2 -223,5tP (o) МПа 381,7 260,6 229,0 143,8 52,4af (n) МПа 383,4 369,1 360,7 372,9 412,7и? мм 0,129 0,09 0,07 0,03 0 мм 0,450 0,45 0,45 0,45 0,45
- МПа Остаточные напряжения и перемещения0 ~0 ~0 ~ 0 ~0
- CT°z (n) МПа 2,0 11,2 14,2 31,7 442,0z (n) МПа 5,7 33,2 28,5 61,5 65,6
- О?(о) МПа 1,8 106,1 83,5 101,8 137,1
- Т?(п) МПа 17,6 94,4 94,2 224,4 278,7и0 ^ г мм 0,405 0,403 0,404 0,403 0,403
- В табл. 8.6 размещены данные по напряженному состоянию при взаимодействии заготовки с рабочим конусом матрицы. Представлено влияние степени относительного обжатия, угла рабочего конуса инструмента и предела прочности (Ти обрабатываемого материала.
- Напряженное состояние при взаимодействии заготовки с рабочим конусом матрицы (Он =30 мм, сталь АС 14)