Снятие остаточных напряжений

Снятие остаточных напряжений

Остаточные напряжения в сварных,литых корпусных деталях и снятие остаточных напряжений методом вибрационной обработки

Проблема технологического обеспечения качества металлических изделий особенно актуальна на современном этапе развития производства в условиях рыночной конкуренции. Надежность и эффективность функционирования машин и механизмов в значительной степени определяется стабильностью формы и точностью геометрических параметров деталей. Основным препятствием на пути повышения качества и производительности изготовления таких деталей являются деформации, возникающие под влиянием остаточных напряжений при различных видах технологического воздействия. Как правило, при термической обработке, обработке снятием припусков и поверхностным пластическим деформированием. При этом полученные отклонения от требуемых геометрических форм и размеров носят устойчивый наследственный характер. Явление технологической преемственности наблюдается в любом технологическом процессе, однако его проявление особенно интенсивно при изготовлении и эксплуатации нежестких высокоточных деталей. Для повышения качества деталей применяют технологические операции и приемы, служащие своего рода «барьерами» на пути потери точности. Последним барьером в технологической системе обработки, как правило, выступают доводочные операции. Промежуточные барьеры создают в технологической цепи, решая при этом противоречивую задачу: при минимальных производственных затратах обеспечить максимальный результат качества.

Точность геометрической формы и размеров, достигнутая при обработке зажатой детали, снижается после её освобождения вследствие упругой деформации металла и изменения технологических остаточных напряжений.

Основным условием существования остаточных напряжений является наличие взаимодействия внутренних сил, проявляющих себя при нарушении их равновесия.

С точки зрения физической сущности: остаточные напряжения - это напряжения, обусловленные неустойчивым равновесием электромагнитных внутренних сил взаимодействия в материалах [1]. Следовательно, такие параметры, как величина остаточных напряжений, характер их распределения по сечению заготовок, знак напряжений (сжатия, растяжения), степень стабильности, можно изменить, если найти способ влиять на электромагнитные силы. Такие способы хорошо известны и широко используются в производстве. Они основаны на действии температурных и силовых полей и ставят своей целью обеспечение устойчивого их равновесия. К ним относят методы термопластичного и механопластичного воздействий [2]. Методы механопластичного влияния, за результатом своего действия, относящиеся к деформационному старению. Наиболее универсальное применение имеет вибрационная низкочастотная резонансная обробка. В зарубежной и отечественной практике вибрационную обработку относят к методам искусственного (деформационного, форсированного) старения [2].

Отечественная и зарубежная практика использования в промышленности технологии вибрационной стабилизирующей обработки располагает почти полувековым опытом её поступательного развития. За этот период определены особенности технологии, преимущества и недостатки, области применения, достигнуты определенные успехи в разработке оснастки для её реализации[1,2]. Однако на практике применение этой технологии, несмотря на явные преимущества перед другими методами обработки, сдерживается. Основная причина - недостаточная информированность о процессах, происходящих в детали под воздействием резонансных динамических колебаний, отсутствие надежного и достоверного контроля и предубежденность производственников о снижении запаса прочности деталей, подверженных виброобработке. В то же время отмечается эффект снижения способности металла к трещинообразованию, что безусловно представляет собой положительный факторо [3]. Целью проведенных исследований является выявление дополнительных резервов при использовании технологии вибродеформационного старения для обработки ответственных нежестких металлических изделий.

Задачей для достижения поставленной цели послужила идея сделать этот процесс контролируемым и использовать потенциальную энергию остаточных напряжений на такие области как управление точностью формы и размеров, повышение прочности конструкции. Для решения поставленной задачи математическое описание параметров вибростабилизирующей обработки с ниже приведенными предположениями представлено в следующем виде [4]. Решению поставленной задачи способствовала 35-ти летняя научная школа и огромный практический опыт ,в области вибрационного старения и вибрационной правки, авторов данной статьи. Вследствие известных математических моделей, применяемых при описании поведения материальной среды в процессе нагрузки и деформации и феноменологических исследований восьми сред при нагрузке и деформации за базовую модель принята механическая модель обобщенной линейной среды (рис.1)

Рис.1 Исследование модели обобщенной линейной среды

В основу идеализированных представлений поведения материала среды положена взаимозависимость сочетания предположений о совершенно упругое тело, об идеальной пластичности и о Ньютоновой вязкости материала.

Принятая гипотеза предполагала, что вследствие сочетания таких предположений,можно ожидать возникновения «эффекта взаимодействия», когда результат уже не является обычной суммой независимых явлений. Исследование модели обобщенной линейной среды позволило представить её в виде математической зависимости уравнения движения при воздействии гармоничного вибратора

2 Величина деформации
Величина деформации

где ω − частота колебания системы; Q0 – усилие воздействия на среду; М – приведенная масса системы; k1 , k2 – жесткость системы относительно до демпфирования и после демпфирования; t0 , t1 – время релаксации остаточних напряжений при постоянной деформации и постоянном напряжении; φ – угол отставания деформации от напряжения в колебательной системе ( отображает величину внутреннего трения ); η – коэффициент демпфирования; σ − напряжения; ε1 – деформація демпфирующей составляющей системы; ε2 – деформація упру гой составляющей системы; ξ0 – максимальная деформация в системе под действием вибрации; ξ − величина деформации. Анализ поведения данной математической модели показывает, что при приближении ω к резонансной частоте растет ξ, а вследствие внутреннего трения (сдвига фаз φ)происходит поглощение энергии колебаний в системе. Исследования проведены при различных ω и Q. Вследствие этого получено уравнение, описывающее поведение системы с учетом комплексного модуля упругости, что позволяет учесть совместное влияние жесткости и коэффициента демпфирования и подтвердить предположение о том, что стабилизация остаточных напряжений (при их перераспределении, релаксации) проявляется при сдвиге фаз φ, т.е. при возникновении внутреннего трения и снижении амплитуды колебаний, и изменении коэффициента демпфирования.

Установлено, что амплитуда колебаний среды ξ0 под действием возмущающей силы Q0 на резонансной частоте прямо пропорциональна возмущающие силе и модулю упругости системы (поскольку k1 = Е), обратно пропорциональна массе системы, её коэффициенту демпфирования и величине резонансной частоты.


Вследствие этого вибростабилизирующая обработка должна проводиться не менее чем в два этапа: – определение резонансной частоты (при малых Qо1 (min)); – виброобработка при максимально допустимой величине Qо2 (max).

Из-за того , что при снятии амплитудно частотной характеристики (АЧХ) можно сделать измерения ξ01 і Qо1, при переходе к рабочим режимам вибростабилизирующей обработки Qо2 с амплитудой ξо2 нужно придерживаться условия : k1ε0<σТ. Для управления процессом вибростабилизирующей обработки необходимо ,чтобы

(4)

где Δt – промежуток времени между двумя последовательными сканированиями системы . При переходе системы под воздействием синусоидального силового поля с большими остаточными напряжениями в состоянии перераспределения напряжений, каждое элементарное состояние представляется как фаза перехода. Таким образом, состояние S-системы группы собственных состояний хорошо согласуется с результатами исследований механизма образования остаточных напряжений и их изменениями во времени при внешних воздействиях на систему или при их отсутствии (рис. 2).

  • рис.2 Графическая интерпретация открытой S- системы

Библиография

  1. 1. Колот В. А. Применение ресурсосберегающих вибрационных и отделочно-упрочняющих методов обработки нежестких деталей в тяжелом машиностроении // Технология, экономика, организация производства и управления. – М.: ЦНИИТЭИтяжмаша, 1991. –сер.8, вып. 24. – 56 с.
  2. 2. Струтинський В. Б., Колот О. В. Математичне моделювання стохастичних процесів у системах приводів. Монографія // В. Б.Струтинський, О. В Колот. – Краматорськ: ЗАТ «Тираж – 51», 2005 – 530 с.
  3. 3.«Эффективность» низкочастотной вибрационной обработки изделия по технологии ПД5Р. ГКЛИО 104-216-95 //Публикация в Интернет-СМИ
  4. 4. Колот О. В. Підвищення надійності технології вібростабілізуючої обробки на основі оптимізації її режимів: автореф. дис. … канд. тех. наук / О. В. Колот. – Київ, 1997. –16с.
  5. 5. А. с. 1538949 В21Д3/46. Способ холодной правки нежестких деталей / В.А. Колот, Л.П. Колот, Л. Я.Черненко, Б.Н. Ксенофонтов, опубл. Бюл. 1990, №4.



Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужен реферат?

Полезное


Смотреть что такое "Снятие остаточных напряжений" в других словарях:

  • снятие напряжений — 3.77 снятие напряжений: Контролируемый нагрев материала до определенной температуры с целью снятия остаточных напряжений после сварки. Источник: ГОСТ Р 51365 99: Оборудование нефтепромысловое добычное устьевое. Общие технические условия …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Снятие напряжений — Stress relieving Снятие напряжений. Нагрев до подходящей температуры, выдержка достаточная для уменьшения остаточных напряжений и затем достаточно медленное охлаждение для минимизации развития новых остаточных напряжений. (Источник: «Металлы и… …   Словарь металлургических терминов

  • защита — 3.25 защита (security): Сохранение информации и данных так, чтобы недопущенные к ним лица или системы не могли их читать или изменять, а допущенные лица или системы не ограничивались в доступе к ним. Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207 99:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007: Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. Часть 1. Общие требования — Терминология ГОСТ Р МЭК 60204 1 2007: Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. Часть 1. Общие требования оригинал документа: TN систем питания Испытания по методу 1 в соответствии с 18.2.2 могут быть проведены для каждой цепи… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р 51365-99: Оборудование нефтепромысловое добычное устьевое. Общие технические условия — Терминология ГОСТ Р 51365 99: Оборудование нефтепромысловое добычное устьевое. Общие технические условия оригинал документа: 3.1 адаптер: Конструктивный элемент оборудования, используемый для присоединения других элементов оборудования различных… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р 51365-2009: Нефтяная и газовая промышленность. Оборудование для бурения и добычи. Оборудование устья скважины и фонтанное устьевое оборудование. Общие технические требования — Терминология ГОСТ Р 51365 2009: Нефтяная и газовая промышленность. Оборудование для бурения и добычи. Оборудование устья скважины и фонтанное устьевое оборудование. Общие технические требования оригинал документа: 3.1 адаптер: Конструктивный… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Лаборант по физико-механическим испытаниям 4-й разряд — Характеристика работ. Определение магнитной восприимчивости, магнитной проницаемости, остаточной индукции, коэрцитивной силы. Снятие петли гистерезиса на пермеаметре. Проверка проволоки на гомогенность и на термоэлектродвижущую силу с эталонами.… …   Единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий рабочих

  • ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПЕРЕРАБОТКА — комплекс технол. операций и приемов, с помощью к рых из полимерных материалов изготовляют (формуют) изделия с заданными формой, размерами и св вами. Ниже рассматриваются осн. вопросы переработки разл. полимерных материалов (П. м.), в т. ч.… …   Химическая энциклопедия

  • Отжиг — [annealing] термическая обработка металлов и сплавов, главным образом стали и чугуна, заключающаяся в нагреве до температуры, превышающей температуру фазовых или структурных превращений, выдержке и последующем медленном охлаждении, проводимая с… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Принципы и устройство подводной лодки — Принципы действия и устройство подводной лодки рассматриваются вместе, так как они тесно связаны. Определяющим является принцип подводного плавания. Отсюда, основные требования к ПЛ это: выдерживать давление воды в подводном положении, то есть… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»