ПРАВКА МАЛОЖЕСТКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ. ЧАСТЬ 2. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ПРИ ПОПЕРЕЧНОЙ ОБКАТКЕ ПЛОСКИМИ ПЛИТАМИ

Для восстановления формы искривленных маложестких цилиндрических деталей типа валов и осей предложена правка изгибом при воздействии распределенной нагрузки с последующим упрочнением заготовки способом поверхностного пластического деформирования, основанном на поперечной обкатке заготовки плоскими плитами. Известно, что после правки поперечным изгибом формируются неравновесные напряжения по всему объему заготовки и с течением времени форма детали может снова исказиться. Поэтому, после выполнения процесса правки изгибом, необходимо дополнительно упрочнять заготовки способом поверхностного пластического деформирования, основанном на поперечной обкатке заготовки плоскими плитами. Целью работы является определение условия захвата и напряженного состояния заготовки при поперечной обкатке цилиндрических деталей плоскими плитами. В работе использован математический аппарат и программный пакет Ansys Workbench. Новизной работы является новый способ управления напряженным состоянием при правке цилиндрических заготовок. В результате получено значение предельного угла захвата α, находящегося в диапазоне 2 – 8° и максимальное значение абсолютного обжатия, зависящее от коэффициента трения и диаметра заготовки. Оптимальное значение абсолютного обжатия находится в диапазоне ΔH = 0,07 – 0,15 мм. Результаты расчетов показали, что после поперечной обкатки в центре поперечного сечения заготовки имеет место напряженное состояние всестороннего растяжения, а в периферийных слоях заготовки формируется напряженное состояние сжатия. Способ упрочнения поперечной обкаткой плоскими плитами исключает образование трещин и разрушение материала в центральной области цилиндрических изделий.

1. Avent R.R., Mukai D.J., Robinson P.F. Heat Straightening Rolled Shapes // Journal of Structural Engineering. 2000. Vol. 126. No. 7. P. 755 − 763.

2. Зайдес С.А., Куанг Л.Х. Аналитический расчет основных параметров процесса правки маложестких цилиндрических деталей поперечной обкаткой плоскими плитами // Вестник ИрГТУ. 2018. Т. 22. № 3. С. 24 – 34.

3. Щукин В.Я. Основы поперечно-клиновой прокатки. – Минск: Наука и техника, 1986. – 223 с.

4. Клушин В.А., Рудович А.О. Технология и оборудование поперечно-клиновой прокатки. – Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2010. – 300 с.

5. Томленов А.Д. Механика процессов обработки металлов давлением. – М.: Машгиз, 1963. – 235 с.

6. Zaides S.A., Hinh N.V. Influence of oscillatory smoothing on the residual stress in cylindrical components // Russian Engineering Research. 2018. Vol. 38. No. 11. P. 859 – 864.

7. Sobolevski E.G. Residual stress analysis of components with real geometries using the incremental hole-drilling technique and a differential evaluation method: Dr. diss. – Kassel: Kassel university press GmbH, 2007. – 202 p.

8. Zaides S.A., Fong F.D. Roughness of cylindrical parts in transverse burnishing by flat plates // Russian Engineering Research. 2018. Vol. 38. No. 12. P. 921 – 925.

9. Walton H.W. Deflection methods to estimate residual stress. Handbook of residual stress and deformation of steel // ASM International. 2002. P. 89 – 98.

10. Мрочек Ж.А., Макаревич С.С., Кожуро Л.М. и др. Остаточные напряжения. – Минск: УПТехнопринт, 2003. – 352 с.

11. Sjogren S. Choosing the right wire straightener for specific applications // Euro Wire. November 2001.

12. Блюменштейн В.Ю., Смелянский В.М. Механика технологического наследования на стадиях обработки и эксплуатации деталей машин. – М.: Машиностроение, 2007. – 400 с.

13. Зайдес С.А., Куанг Л.Х. Правка маложестких цилиндрических деталей. Часть 1.Обоснование вида нагружения и режимов при поперечной правке цилиндрических деталей // Изв. вуз. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 7. С. 517 – 524.

14. Грудев А.П. Внешнее трение при прокатке. – М.: Металлургия, 1973. – 288 с.

15. Мураткин Г.В., Котова И.В. Математическая модель процесса правки деталей методом поверхностного пластического деформирования с предварительным изгибом заготовки // Металлообработка. 2004. № 6. С. 27 – 31.

16. Королев А.В., Балаев А.Ф., Савран С.А. Математическая модель вибромеханической стабилизации геометрических параметров длинномерных деталей // Успехи современной науки. 2016. Т. 2. № 7. С. 73 – 77.

17. Dong J., Epp J., Rocha A.S. etc. Investigation of the influence factors on distortion in induction-hardened steel shafts manufactured from cold-drawn rod // Metallurgical and Materials Transactions A. 2016. Vol. 47. No. 2. P. 877 – 888.

18. Куанг Л.Х., Зайдес С.А. Аналитическое определение напряженного состояния цилиндрических деталей при поперечной обкатке плоскими плитами // Вестник ИрГТУ. 2018. Т. 22. № 9. С. 50 – 66.

19. Shinkin V.N. Calculation of technological parameters of O-forming press for manufacture of large-diameter steel pipes // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 13. P. 33 – 37.

20. Baier W., Zusset A. Straightening technology and machine. – Germany, 2001.

21. Buchanan D.J., John R. Relaxation of shot-peened residual stresses under creep loading // ScriptaMaterialia. 2008. No. 3. P. 286 – 289.

22. Shinkin V.N. The mathematical model of the thick steel sheet flattening on the twelve-roller sheet-straightening machine. Message 2. Forces and moments // CIS Iron and Steel Review. 2016. Vol. 12. P. 40 – 44.

23. Witels A. The Straightening System: an Indispensable Process for the Production of Wire Materials. – Germany: Albert Witels, January, 2003.

24. Shinkin V.N. Springback coefficient of the main pipelines’ steel large-diameter pipes under elastoplastic bending // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. P. 28 – 33.

25. Jahromi B.H., Nayeb-Hashemi H., Vaziri A. Elasto-plastic stresses in a functionally graded rotating disk // Journal of Engineering Materials and Technology, Transactions of the ASME. 2012. Vol. 134. No. 2. P. 021004 1 – 11.

26. Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах. – М: Компьютер-Пресс, 2002. – 224 с.

27. Chen X., Liu Y. Finite Element Modeling and Simulation with ANSYS Workbench. – CRC Press, 2014. – 411 p.