ИССЛЕДОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛИ 13Х15Н4АМ3 ПРИ ПРОДОЛЬНОМ ТОЧЕНИИ

Тихонов Александр Геннадьевич , Смольков Павел Сергеевич

2018 / Том 22, №8 (139) 2018 [ МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ]

ЦЕЛЬ. Проведение сравнительного анализа результатов измерения остаточных напряжений в стали 13Х15Н4АМ3 (ВНС-5) после продольного точения с варьированием подачи. В работе были поставлены следующие задачи: установить влияние режимов обработки при продольном точении на технологические остаточные напряжения, формируемые в образце, и провести сравнение принципиально различных методов для исследования напряженно-деформированного состояния материала на поверхности детали. МЕТОДЫ. В ходе работы были применены механический метод определения остаточных напряжений и метод рентгеноструктурного анализа. Данные методы являются наиболее распространенными при анализе остаточных напряжений в металлических образцах, отличаются удовлетворительной точностью, сходимостью результатов и широко применяются как в исследовательских целях, так и в производственных условиях. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Кратко описан процесс изготовления образцов, используемых при исследовании остаточных напряжений механическим методом на установке УДИОН-2. Получены эпюры распределения остаточных напряжений в поверхностном слое образцов после продольного точения с варьированием подачи. Проведено сравнение результатов измерений, полученных механическим методом и методом рентгеноструктурного анализа на поверхности образцов. Рассмотрены особенности методов, а также оборудование для исследования технологических остаточных напряжений - установка для измерения остаточных напряжений механическим методом (УДИОН-2) и рентгеновский дифрактометр XStress 3000 G3R. ВЫВОДЫ. При росте подачи увеличивается глубина залегания минимального остаточного напряжения, глубина залегания активной части эпюр остаточного напряжения, но при этом уменьшается значение касательного напряжения τ_zx0 на поверхности. Выявлена достаточно высокая сходимость результатов измерения остаточных напряжений на поверхности образцов механическим методом и при помощи рентгеноструктурного анализа.

Ключевые слова:

остаточные напряжения,продольное точение,высокопрочная нержавеющая сталь,рентгеноструктурный анализ,механический метод определения остаточных напряжений,поверхностный слой,residual stresses,longitudinal turning,high strength stainless steel,X-ray diffraction analysis (XRD-analysis),mechanical method for residual stress determination,surface layer

Библиографический список:

1. Zamashchikov Y.I. Equivalent Residual Stress Approach to the Surface Layer State / Int. J. Advances in Machining and Forming Operations, ISSN: 0975-4784. Vol. 1. No.1. January-June 2009. P. 21-35.
2. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машиностроение, 1963. 232 с.
3. Иванов С.И. Определение остаточных напряжений в поверхностном слое цилиндра // Вопросы прочности элементов авиационных конструкций. 1971. № 48. С. 153-168.
4. Henriksen E.K., Ithaca, N.Y. ‘Residual stresses in machined surfaces’. Trans. Of the ASME 434, 1951, vol. 73, no. 1, pp. 69-76.
5. Тимофеев В.Н. К вопросу о напряженном состоянии поверхностного слоя стали при точении // Журнал технической физики. 1954. Т. 24. № 7. С. 1273-1281.
6. Иванов С.И. К определению остаточных напряжений в цилиндре методом колец и полосок. Остаточные напряжения. Куйбышев: КуАИ, 1971. Вып. 53. С. 32-42.
7. Пат. № 2121666 МКИ3, Российская Федерация, G01L1/06. Способ определения остаточных напряжений / Ю.И. Замащиков. № 96107536/28; заявл. 18.04.96, опубл. 10.11.98. Бюл. № 31.
8. Зайдес С.А. Технология экспериментальных исследований. В 2 кн. Иркутск: Изд-во Иркутского государственного технического университета, 2011. Кн. 2. С. 121-158.
9. Яблокова Н.А. Анализ напряженно-деформированного состояния лопаток ГТД рентгеноструктурным и механическим методами // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2011. № 117. С. 117-121.
10. García Navas V., Fernández D., Sandá A., Sanz C., Suzon S. De., Mendiola T.F. Surface integrity of AISI 4150 (50CrMo4) steel turned with different types of cooling-lubrication (2014) Procedia CIRP, 13. P. 97-102. DOI: 10.1016/j.procir.2014.04.017
11. Liu G., Huang C., Zou B., Wang X., Liu Z. Surface integrity and fatigue performance of 17-4PH stainless steel after cutting operations (2016). Surface and Coatings Technology, 307. P. 182-189. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.08.086
12. Tekaslan, O., Gerger, N., Şeker, U. A study on residual stresses formed on AISI 304 austenitic stainless steels when machined with different cutting parameters [Article@Aisi 304 östeni̇ti̇k paslanmaz çeli̇kleri̇n farkli kesme parametreleri̇ i̇le tornalama i̇şlemi̇nden sonra oluşan kalici geri̇lmeleri̇n araştirilmasi]. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University. 2009. No. 24 (3). P. 443-452.
13. Wang Y., Han Z., Ye G., Zhang Z., Zhang Z. Surface integrity and fatigue life in high-speed milling of die steel SKD61 (2015) Jisuanji Jicheng Zhizao Xitong/Computer Integrated Manufacturing Systems, CIMS, 21 (11). P. 2995-3000. DOI: 10.13196/j.cims.2015.11.020.
14. Sinkovits T., Zhao Y., O'Brien R., Dowey S. X-ray diffraction stress analysis of interrupted titanium nitride films: Combining the sin2ψ and crystallite group methods (2014) Thin Solid Films, 562. P. 206-210. DOI: 10.1016/j.tsf.2014.04.054.
15. Promptov A.I., Zamashchikov Y. I., Residual stresses and strains in machining parts with low toughness. Вестник машиностроения. 1975. No. 4. P. 42-45.
16. Zamashchikov Y.I. Approximate inherent stress evaluation in calculation of residual deformations due to cutting. Improvement of the machine parts performances by technological methods, 1978. P. 71.

Файлы:

• 4-Тихонов_А.Г._Смольков_П.С_.pdf (скачать | просмотреть) - скачано 117 раз