ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА КАЛИБРОВКИ НА ИЗГИБНУЮ ЖЕСТКОСТЬ СТАЛЬНЫХ ПРУТКОВ. ЧАСТЬ 1. 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. Так, основной проблемой при изготовлении из калиброванного металла маложестких деталей типа валов является наличие в материале значительного уровня и неравномерного распределения остаточных напряжений, появление которых в значительной мере обусловлено технологическими причинами. 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 математического планирования многофакторных экспериментов, на основе которой выявлены основные параметры процесса калибровки, влияющие на формирование технологических остаточных напряжений. Установлено влияние степени относительного обжатия, угла рабочего конуса и длины калибрующей зоны рабочего инструмента на величину и характер распределения осевых, тангенциальных и радиальных остаточных напряжений. Установлено, например, что наибольшую величину растягивающие тангенциальные напряжения имеют при степени относительного обжатии 23 %, рабочем угле волоки 18°, скорости калибровки 2,5  мм/с и наихудших условиях смазки. Следует отметить неоднозначную зависимость компонентов остаточных напряжений от параметров процесса. Так, при увеличении степени относительного обжатия тангенциалные остаточные напряжения возрастают, а осевые снижаются. С увеличением обжатия от 5 до 34 % тангенциальные остаточные напряжения возрастают в 2,5 раза, а осевые уменьшаются на 13  %. Установлено также, что на осевые напряжения большее влияние оказывает угол рабочего конуса волоки, а на тангенциальные  – степень относительного обжатия. В диапазоне углов рабочего конуса волоки от 8 до 24° характер остаточных напряжений по сечению прутка не изменяется. С увеличением длины калибрующей зоны волоки значения компонент тензора остаточных напряжений существенно снижаются. Увеличение длины калибрующей зоны является эффективным средством для снижения остаточных напряжений в калиброванных прутках. Глубина распространения остаточных напряжений растяжения не является величиной постоянной и зависит от режимов калибровки.

калиброванный металл, остаточные напряжения, параметры калибровки, обжатие, угол рабочего конуса, длина калибрующей зоны

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

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

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

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

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

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

7. 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.

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

9. Радченко В.П., Саушкин М.Н. Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочненных конструкциях. – М.: Машиностроение–1, 2005. – 226 с.

10. Стружанов В.В. Об остаточных напряжениях после прокатки и расслоения двухслойных полос // Вестник СамГТУ. Серия физ.-мат. науки. № 5. 2010. С. 55 – 63.

11. Остаточные напряжения / Ж.А. Мрочек, С.С. Макаревич, Л.М.Кожуро и др. / Под ред. С.С. Макаревича. – Минск: УП «Технопринт», 2003. – 316 с.

12. Подзей А.В., Сулима А.М., Евстигнеев М.И. 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. Недорезов И.В., Поляков А.П., Волегов и др. Методы определения остаточных напряжений в незакаленных рельсах // Производство проката. 2001. № 2. С. 11 – 16.

16. Белоусов Ю.В. Вычисление остаточных напряжений при травлении консольно закрепленного образца // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2017. № 1. С. 78 – 80.

17. Каратушин С.И., Храмова Д.А., Бильдюк Н.А. Моделирование и расчет остаточных напряжений в прокатных профилях // Изв. вуз. Машиностроение. 2017. № 6. С. 28 – 34.

18. Блюменштейн В.Ю., Махалов М.С. Влияние режимов на формирование остаточных напряжений в поверхностном слое при размерном совмещенном обкатывании // Обработка металлов. 2008. № 2. С. 15 – 22.

19. Махалов М.С. Расчетная модель формирования остаточных напряжений поверхностного слоя при размерном совмещенном обкатывании // Обработка металлов. 2008. № 4. С. 17 – 18.

20. Радченко В.П., Морозов А.П., Саушкин М.Н. Стохастическая модель для расчета остаточных напряжений в поверхностно упрочненном полом цилиндре в условиях ползучести // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2017. № 1. С. 181 – 207.

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

22. Реброва И.А. Теория планирования эксперимента. – Омск: СибАДИ, 2016. – 106 с.

23. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман и др. – М.: Мир, 1977. – 552 с.

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

25. Домрачев А.Ф., Зайдес С.А., Квактун В.Б. и др. Освоение повышения скоростей волочения алюминиевой проволоки // Кабельная техника. 1977. № 8. С. 10 – 12.

26. Дружинина Т.Я., Зайдес С.А., Аркулис Г.Э. и др. Остаточные напряжения в калиброванном металле и способы их регулирования // Остаточные напряжения и методы регулирования: Тр. Всесоюз. симпоз. по остаточным напряжениям. – М., 1982. С. 175 – 180.