WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Для оценки концентрации напряжений и деформаций в деталях из объемных наноматериалов были исследованы кольцевые канавки, полученные шлифованием и обкаткой роликом, после 4 проходов РКУП. Для различных параметров кольцевых выточек (соотношение радиуса впадины и глубины выточки r/f=0,15-0,66, с углом раствора =60°, при диаметрах d – 5мм и 6мм) были подсчитаны коэффициенты концентрации напряжений при растяжении и изгибе при упругих деформациях. Выявлено, что с увеличением отношения r/f коэффициент концентрации напряжений (ККН) снижается на 23% (k =3,74-2,87) и 33% (k =4,41-2,97) при растяжении заготовок диаметром d=5мм и d=6мм соответственно, а при изгибе на 18% (k =3,91-3,22) и 23% (k =4,35-3,34).

В заготовках с кольцевой канавкой, полученной обкаткой роликом, макpl симальный уровень накопленной пластической деформации составляет =4,7, eqv что свидетельствует об увеличении степени накопленных пластических деформаций на 6,4 % в сравнении с четвертым проходом РКУП. С увеличением нагрузки и переходом в упругопластическую зону коэффициент концентрации напряжений заметно уменьшается (на 25-30%). Теоретические и экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что упругопластические деформации и напряжения в зонах концентрации изменяются непропорционально значениям действующих нагрузок. Результаты расчетов в упругопластической зоне свидетельствуют об уменьшении значений ККН и об увеличении значений коэффициентов концентрации деформаций (в 1,7-1,9 раза) вследствие значительной остаточной пластической деформации, обусловленной процессом РКУП.

В пятой главе были проведены исследования усталостных характеристик материала в КЗ и наноструктурном состояниях в зависимости от полей накопленных пластических деформаций.

Ra 0.+0,R0,1 Ra0,а) б) в) Рисунок 7 – Образцы для усталостных испытаний.

Усталостные испытания проводились на гладких образцах (рис.7, а) и образцах с надрезом (рис.7, б; параметры канавки – рис.7, в) (по ГОСТ 25.502-79), в условиях симметричного цикла нагружения (R= –1) при изгибе с вращением с контролируемым напряжением и с частотой f=50 Гц, при этом база испытаний составляла Nб=107 циклов. Коэффициенты концентрации упругих напряжений составляли для каждого вида надреза с радиусом 0,1, 0,2 и 0,3 мм соответстт венно 4,4, 3,9, 3,3. Выявлено, что предел выносливости наноструктурного титана после отжига при 350оС достигает 610 МПа и превышает предел выносливости КЗ титана почти на 50% за счет значительного измельчения микроструктуры и рекордного повышения прочности – до 1240 МПа в сочетании с повышенной пластичностью – до 13%. Образцы с надрезом, имеющие =4,4, выт держивают нагрузку без разрушения с максимальным напряжением 220 МПа в течение 107 циклов. С уменьшением коэффициента концентрации до значет ния 3,9 и 3,3 максимальное напряжение возросло до 245 и 295 МПа соответственно.

Установлено, что на чувствительность к надрезу УМЗ титана сильное влияние оказывает геометрия надреза: с увеличением коэффициента концентрации упругих напряжений от 2,8 до 4,4 повышается коэффициент К от т 1,59 до 2,77 и q от 0,33 до 0,53 (в сравнении с КЗ титаном q=0,80,9). При этом УМЗ титан имеет повышенную чувствительность к надрезу в сравнении с обычным КЗ аналогом титана (q = 0,24 при = 2,7). Например, для образцов с т надрезом глубиной h=0,729 и = 0,3 мм коэффициент q = 0,52 ( =2,78). Таким т образом, УМЗ титан является и более прочным, и более долговечным в случае надреза, чем сплав.

В ходе испытаний на малоцикловую прочность было установлено, что малоцикловая прочность резьбовых деталей из чистого наноструктурного титана находится незначительно ниже малоцикловой прочности резьбовых деталей из сплава ВТ-6, что показывает возможность использования более дешевого наноструктурного титана. Результаты испытаний по долговечности отличаются при = 0,76 – на 13%, а при = 0,56 – на 30-35%.

max пч max пч

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПО РАБОТЕ.

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Разработана методика численного математического моделирования процесса РКУП, которая позволяет качественно описывать процессы получения объемных наноструктурных материалов в заготовках различных поперечных сечений в трехмерной постановке задачи, учитывая многократное деформирование и историю нагружения.

2. Численное моделирование процесса РКУП позволяет описывать НДС и определять воздействие основных конструкционно-технологических факторов, от которых зависит равномерность полей пластических деформаций в заготовке:

– влияние геометрических характеристик штампа РКУП;

– влияние трения заготовки о поверхность оснастки;

– влияние механических характеристик материала на характер деформирования заготовок при РКУП;

– влияние масштабного фактора при многократном деформировании.

Установлено, что конструктивные параметры штампа РКУП влияют на характер распределения накопленной пластической деформации в заготовках.

Выявлено, что наружные радиусы сопряжения каналов, превышающие 6-20%, и внутренние радиусы 3-15% характерного размера поперечного сечения заготовки приводят к снижению уровня и увеличению неравномерности распределения накопленных пластических деформаций. Установлено, что с ростом трения усиливается «обратное течение» материала, при этом уровень накопленных пластических деформаций по объему заготовки снижается на 17-25%. В материалах близких по свойствам к идеально-пластичным, значительно больший объем на 30-40% в сравнении с малопластичными занимают накопленные пластические деформации, достигшие или превышающие теоретический уровень приращения степени деформации за один проход ( =1,15).

i Для получения максимально возможного равномерного распределения накопленных пластических деформаций по объему заготовки с учетом масштабного фактора при многократном деформировании заготовок круглого и квадратного поперечных сечений рекомендуется использовать заготовки с характерным поперечным размером сечения t = 6-12мм.

3. Выявлено, что усталостная прочность объемного наноструктурного титана находится выше на 50% в сравнении с исходным КЗ состоянием. Установлены факторы, влияющие на усталостную чувствительность к надрезу УМЗ титана: с увеличением теоретического коэффициента концентрации напряжений от 3,3 до 4,4 повышается эффективный коэффициент концентрации напрят жений К=1,92,77 и коэффициент чувствительности к надрезу q=0,390,53.

При этом УМЗ титан имеет повышенную чувствительность к надрезу по сравнению с обычным крупнозернистым аналогом (q=0,39 и 0,24 соответственно), однако относительно сплава ВТ6 (q = 0,52) он является более прочным и более долговечным в случае надреза.

4. Долговечность резьбовых деталей из чистого наноструктурного титана не уступает малоцикловой прочности резьбовых деталей из сплава ВТ-6, следовательно, для изготовления резьбовых деталей можно использовать более дешевый наноструктурный чистый титан.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В рецензируемых журналах из списка ВАК:

1. Жернаков, В.С. Контактное взаимодействие инструмента и заготовки при штамповке круглых деталей / Жернаков В.С., Газизов Х.Ш., Валиев Р.Ш., Ермоленко А.Н. // Вестник УГАТУ. – 2006. – Т.7, № 1 (14). – С. 192-195.

2. Ермоленко, А.Н. Моделирование процесса обратного выдавливания поршневого пальца / Ермоленко А.Н., Пузырьков Д.Ф., Жернаков В.С. // КШП ОМД. – 2008. – № 12. – С. 37-40, 53.

3. Жернаков, В.С. Влияние напряженно-деформированного состояния деталей из объемных наноматериалов на усталостную прочность / Жернаков В.С., Семенова И.П., Ермоленко А.Н. // Вестник УГАТУ.: серия машиностроение – 2009. – Т.12, № 2 (31). – С. 62-68.

В других изданиях 4. Жернаков, В.С. Влияние масштабного фактора на получение наноструктурной меди и титана при РКУП образцов круглого поперечного сечения / Жернаков В.С, Ермоленко А.Н. // Проблемы машиноведения, технологий в машиностроительном комплексе РБ: сборник научных трудов.

– Уфа: Гилем, 2006. – С. 67-75.

5. Газизов, Х.Ш. Исследование НДС матриц для штамповки сложнопрофильных осесимметричных деталей / Газизов Х.Ш., Валиев Р.Ш., Ермоленко А.Н. // Мавлютовские чтения: всероссийская конференция – Уфа: Изд-е УГАТУ, – 2006. – Т.3. – С. 300-305.

6. Жернаков, В.С. Влияние материала на характер деформирования образцов квадратного сечения при РКУП / Жернаков В.С, Ермоленко А.Н. // Мавлютовские чтения: всероссийская конференция – Уфа: Изд-е УГАТУ, – 2006. – Т.3. – С. 72-78.

7. Жернаков, В.С. Влияние многопроходной схемы деформирования на НДС образцов квадратного сечения при РКУП / Жернаков В.С, Ермоленко А.Н. // Проблемы машиноведения и критических технологий в машиностроительном комплексе Республики Башкортостан, 8 декабря 2006г.:

сборник научных трудов – Уфа: Изд-е УГАТУ, – 2006. – С. 24-28.

8. Жернаков, В.С. Влияние масштабного фактора на получение объемных наноструктурных материалов, полученных РКУП / Жернаков В.С, Ермоленко А.Н. // Объемные наноструктурные материалы 2007: от науки к инновациям (BNM 2007), 14-18 августа 2007г.: материалы международной научно-практической конференции – Уфа: Изд-е УГАТУ, – 2007. – С. 298.

9. Жернаков, В.С. Зависимость усталостной прочности от статической прочности и пластичности объемных наноматериалов / Жернаков В.С., Семенова И.П., Ермоленко А.Н. // Проблемы машиноведения, процессов управления и критических технологий: сборник научных трудов – Уфа: Гилем, 2008. – С. 6-10.

Ермоленко Анатолий Николаевич ПРОЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ОБЪЕМНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ РАВНОКАНАЛЬНОМ УГЛОВОМ ПРЕССОВАНИИ Специальность 01.02.06 – «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры».

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано к печати.06.2009. Формат 60х84 1/16.

Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman.

Усл. печ. л. 1,0. Усл. кр.-отт. 1,0. Уч.-изд. л. 0,9.

Тираж 100 экз. Заказ №.

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет Центр оперативной полиграфии УГАТУ 450000, Уфа-центр, ул. К.Маркса,

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»