ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В КАЛИБРОВАННЫХ ПРУТКАХ

Калиброванный металл представлен как эффективный вид заготовок для ряда металлообрабатывающих технологий. Более широкому его использованию в промышленности препятствуют остаточные напряжения, формирующиеся в процессе холодного деформирования. Целью настоящего исследования явилось определение основных параметров калибровки, влияющих на формирование остаточных напряжений. Главные компоненты тензора остаточных напряжений в калиброванных прутках определены по методу обтачивания и растачивания одного цилиндра. Для выявления влияния основных параметров процесса калибровки на остаточное напряженное состояние использована методика планирования многофакторных экспериментов. Для учета одновременного влияния на остаточные напряжения величины относительного обжатия, угла рабочего конуса волоки, скорости калибровки, качества смазки был спланирован и реализован дробный четырехфакторный эксперимент. Из проведенных опытов выявлено, что параметры процесса калибровки существенно влияют на остаточные напряжения, которые изменяются не только по величине, но и по знаку. Результаты экспериментов показали, что в диапазоне углов волоки от 8 до 24° тангенциальные и осевые остаточные напряжения одновременно увеличивается: возрастают в 2,3  раза, а σ_φmax  –  в  1,8  раза. С увеличением длины калибрующей зоны максимальные осевые остаточные напряжения растяжения снижаются на 52  %, а тангенциальные увеличиваются на 21  %. Установлено влияние основных параметров процесса калибровки на величину и характер распределения по сечению цилиндрических прутков осевых, тангенциальных и радиальных остаточных напряжений. Смена знака остаточных напряжений зависит от параметров деформирования и происходит на глубине (0,5  –  0,8)r/R. Выявлено, что при режимах калибровки, которые используют на производстве, в периферийных слоях прутков при холодной обработке давлением формируются осевые и тангенциальные остаточные напряжения растяжения, а в центральных слоях – напряжения сжатия. Радиальные остаточные напряжения на поверхности равны нулю, а в остальном объеме тела остаточные напряжения – сжимающие.

1. Шефтель Н.И. Улучшение качества и сортамента проката. – М.: Металлургия, 1973. – 343 с.

2. Недовизий И.Н., Завалишин Н.И. Основные пути повышения эффективности использования металла в метизном производстве. – В кн.: Повышение эффективности использования металла в метизном производстве. – М. : Металлургия. 1983. С. 7 – 16.

3. Стальная проволока / Х.Н. Белалов, А.А. Клековкин, Н.А. Клековкина и др. – Магнитогорск: ИЦ МГТУ, 2011. – 689 с.

4. Зайдес С.А. Остаточные напряжения и качество калиброванного металла. – Иркутск: изд. ИрГТУ, 1992. – 200 с.

5. Зайдес С.А. Охватывающее поверхностное пластическое деформирование. – Иркутск: изд. ИрГТУ, 2001. – 309 с.

6. Соколов И.А., Уральский В.И. Остаточные напряжения и качество металлопродукции. – М.: Металлургия, 1981. – 97 с.

7. Поздеев А.А., Няшин Ю.И., Трусов П.В. Остаточные напряжения. Теория и приложения. – М.: Наука, 1982. – 111 с.

8. Вишняков Я.Д., Пискарев В.Д. Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах. – М.: Металлургия, 1989. – 253 с.

9. Остаточные напряжения в профилях и способы их снижения / А.Н. Скороходов, Е.Г. Зудов, А.А. Киричков, Ю.П. Петренко. – М.: Металургия, 1985. – 185 с.

10. Алексеев П.Г. Устойчивость остаточных напряжений и их влияние на износостойкость деталей, упрочненных наклепом. – В кн.: Повышение эксплуатационных свойств деталей поверхностным пластическим деформированием. – М.: МДНТП, 1971. С. 76 – 79.

11. Остаточные напряжения / Под ред. С.С. Макаревича. – Минск: УП «Технопринт», 2003. – 316 с.

12. Технологические остаточные напряжения / Под ред. А.В. Подзея. – М.: Машиностроение, 1973. – 216 с.

13. Биргер И.А. Остаточные напряжения. – М.: Машгиз, 1963. – 232 с.

14. Остаточные напряжения в слоистых композитах / Ю.П. Трыков, Е.П. Покатаев, В.Г. Шморгун, А.А. Храпов. – М.: Металлургиздат, 2010. – 237 с.

15. Зайдес С.А., Климова Л.Г. Управление технологическими остаточными напряжениями в маложестких валах охватывающим деформированием // Вестник ИрГТУ. 2006. № 4 (28). С. 58 – 61.

16. Русаков A.A. Рентгенография металлов. – М.: Атомиздат, 1977. – 237 c.

17. Tekkaya A.E., Gerhardt I. Residual Stresses in Gold–Formed Workpieces // Annals of the CIRP. 1985. 34/1. P. 225–230.

18. Tszeng T.C., Kobayashi S. Determination of Residual Stresses in Radial Forming Proceedings // Manufacturing Simulation and Processes the Winter Annual Meeting of the American Society of Mechanical Engineers. 1986. P. 31 – 45.

19. Коковихин Ю.И., Туктамышев И.Ш., Поляков М.Г. Методическое пособие по математическому планированию экспериментов. – Магнитогорск: изд. МГТУ, 1973. Ч. 1-2. – 76 с.

20. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. Разд. 1. Общие представления о планировании экспериментов. Планы первого порядка. – М.: МИСиС. 1969. – 82 с.

21. Берин И.Ш., Днестровский Н.З. Волочильный инструмент. – М.: Машиностроение, 1971. – 174 с.

22. Дружинина Т.Я., Зайдес С.А., Аркулис Г.Э. и др. Остаточные напряжения в калиброванном металле и способы их регулирования. – В кн.: Остаточные напряжения и методы регулирования. Тр. Всесоюз. симпоз. по остаточным напряжениям. – М.: Институт проблем механики АН СССР. 1982. С. 175 – 180.