д.т.н., профессор, заведующий кафедрой
кафедра машиностроительных технологий и материалов
664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Chair “Engineering Technology and Materials”
аспирант
Postgraduate
Создание прочных конструкционных материалов позволяет изготавливать стержневые детали типа валов и осей с меньшим поперечным сечением. Прочность при этом сохраняется, а жесткость падает, так как тонкий и длинный стержень имеет низкую устойчивость при действии продольной силы и малую изгибную жесткость от поперечной нагрузки. Малая изгибная жесткость стержневых деталей вызывает существенные проблемы при их обработке и сборке, поэтому такие детали обычно являются нетехнологичными. При деформационном упрочнении длинномерных маложестких валов и тонкостенных цилиндров возникают деформации и прогибы, для предотвращения которых приходится жертвовать производительностью технологического процесса. Изгибная жесткость длинномерных деталей зависит от условий нагружения, геометрии изделия и физико-механических свойств материала. В реальных конструкциях, когда условия нагружения и геометрические параметры заданы, изменить жесткость изделий можно только за счет варьирования физико-механических свойств материала. Если же задан конкретный материал, то для управления жесткостью остается только модуль упругости (Е или G). Однако в ряде работ установлено, что модуль упругости при обычных температурно-силовых условиях практически не изменяется. Поэтому в настоящее время жесткость изделия может быть повышена только конструктивными мерами. В настоящей работе рассмотрена возможность повышения изгибной жесткости цилиндрических калиброванных прутков за счет формирования технологических остаточных напряжений. В результате проведенных экспериментальных исследований установлено влияние основных параметров калибровки на величину и характер распределения остаточных напряжений. Полученные кривые использованы для моделирования изгибной жесткости калиброванных прутков в зависимости от степени относительного обжатия и основных геометрических параметров рабочего инструмента (волоки). Установлено, что повышение степени относительного обжатия и длины калибрующей зоны волоки оказывает положительное влияние на жесткость стержневых изделий, с увеличением угла рабочего конуса инструмента изгибная жесткость прутков снижается.
The creation of strong structural materials allows the production of rod parts such as shafts and axles with a smaller cross section. Strength in this case is maintained, and rigidity decreases, since a thin and long rod has low stability under the action of a longitudinal force and a small bending stiffness due to a transverse load. The small bending stiffness of the rod parts causes significant problems in their processing and assembly, therefore such parts are usually non-technological. Deformation hardening of long-length small-rigid shafts and thin-walled cylinders causes deformations and deflections, for prevention of which one must sacrifice the productivity of the technological process. Flexural rigidity of long parts depends on loading conditions, product geometry and physical and mechanical properties of the material. In real constructions, when the loading conditions and geometric parameters are specified, the rigidity of the products can be changed only by varying the physical-mechanical properties of the material. If a concrete material is specified, only the elastic modulus (E or G) remains to control the rigidity. However, it has been established in a number of studies that the modulus of elasticity does not practically change under ordinary temperature-force conditions. Therefore, at present, the rigidity of the product can only be increased by constructive measures. In the present work, the possibility of increasing the flexural rigidity of cylindrical calibrated bars due to the formation of technological residual stresses is considered.As a result of the experimentalstudies, the effect of the main calibration parameters on the magnitude and nature of the residualstress distribution was established. The obtained curves are used to simulate the flexural rigidity of calibrated bars, depending on the degree of relative reduction and the basic geometric parameters of the working tool (drag). It was established that an increase in the degree of relative reduction and the length of the calibrating zone of the dies has a positive effect on the rigidity of the rod products with an increase in the angle of the working cone of the tool the bending stiffness of the bars is reduced.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.