CC BY
55
С.А. Зайдес, Л.Г. Климова, С.А. Пронькина
рые представляют собой отношение соответствующих напряжений к некоторому “номинальному” значению, которое получено при деформировании прутков из стали А12 диаметром 36 мм с параметрами: V =0,001 м/с, Ьк / d=0 [4].
После обработки эксперименгальных данных получены эмпирические зависимости для определения максимальных значений осевых и тангенциальных остаточных напряжений:
^ = 5,11^ [0,092а-1,49 (Ьк^) +0,03аи -0,0140• exp(-0,038а)]х х [1,43 - 0,43 exp (-0,063V)] х х[1 -exp(-0,056d)] ;
2,39
(3)
фmax
= 0,420 • • • 1п
Xexp(0,03сти -0,47()2'2 х[1,16 - 0,16 exp (-0,09V )]х
0,03 ( 2а)4,4
х[1 -exp(-0,056d)] .
(4)
Для удобства пользования этими формулами и более наглядного представления о влиянии того или иного фактора на величину остаточных напряжений построены номограммы [4]. Если, на -пример, появляются рекламации на повышенную склонность изделий из калиброванной стали к из -носу, коррозии, растрескиванию или искривлению , то по номограммам можно быстро опреде-лить величину остаточных напряжений и оценить их возможное влияние на обнаруженные дефекты.
Таким образом, технические проблемы, вызываемые технологическими остаточными напряжениями растяжения при холодном деформировании металлоизделий, могут быть успешно решены. Остаточные напряжения можно существенно уменьшить, полностью снять или даже изменить характер их распределения в объеме заготовки только за счет рационального назначения параметров и режимов обработки основного технологического процесса охватывающего деформирования.
1.
2.
3.
4.
Библиографический список
Пшибыльский В. Технология поверхностной пластической обработки: Пер. с пол.. М.: Металлургия, 1991. 477 с.
Зайдес С.А. Прогрессивные методы обработки металлов давлением в машиностроении // Вестник ИрГТУ. 1997. № 1. С. 80-85.
БиргерИ.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. 232 с.
Зайдес С.А. Остаточные напряжения и качество калиброванного металла. Иркутск, 1992. 200 с.
УДК 621.86
Ф. Г. Ибрагимов, А. В. Коковихин, Л. Е. Кавдауров
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ОБЛИЦОВОЧНОЙ ПЛАНКИ ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ С УЧЕТОМ ДИНАМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ УДАРЕ
Для защиты станин рабочих клетей от износа, на внутренних поверхностях стоек станин предусматривают установку облицовочных планок.
В момент захвата полосы валками под действием горизонтальной составляющей усилия прокатки происходит взаимодействие подушек с облицовочными планками, вызывающее появление распределенной нагрузки на поверхности планки.
Методика определения результирующих напряжений в зоне контакта поверхностей облицовочных планок и подушек станин прокатных клетей описана в работе [1]. Расчет напряжений в любой точке облицовочной планки осуществляется по формуле:
Р РгХргХ ¥гХргХ
о =-----------------------------
£ Зг Мх
(1)
Влияние ударно приложенной нагрузки сказывается двояко по сравнению со статической: с одной стороны, хрупкие и пластичные материалы различно реагируют на ударное действие нагрузок; с другой стороны, напряжения оказываются другими, чем при статических нагрузках [2]. При динамическом действии нагрузок напряжения обычно будут большими, чем при статическом действии тех же нагрузок.
Отношение напряжения <7д, вызванного динамическим действием нагрузки, к напряже-нию <Г, вызванному статическим действием той
Определение остаточной деформации облицовочной планки прокатной клети с учетом ... напряжений при ударе
же нагрузки, носиг название динамического коэффициента Кд:
а
= Кд.
(2)
Величина Кд зависит от характера динамичности нагрузки и в ряде случаев достигает весьма больших значений.
При ударе происходит очень быстрое пре-вращение одного вида энергии в другой, кинетическая энергия ударяющего тела превращается в потенциальную энергию деформации. Выражая
эту энергию в функции силы Рг или напряжений, или деформаций, мы получаем возможность вычислить эти величины.
Коэффициент динамичности рассчитывается по формуле
Кд — 1 + . 1 +
Т 0
и
(3)
где 7Ъ - потери кинетической энергии при ударе; Пд - потенциальная энергия деформации.
т (ттл2
Т 0 = — [ V - V
2 I 1 2
(4)
где т - масса ударяющего тела, кг; VI, V2 - скорости ударяющего тела до и после удара.
Скорость V2 определяется из схемы на рис. 1.
V2= ^СОБ». (5)
Потенциальная энергия деформации:
Пд = 1 Ег8д , 2
где Зд - продольная деформация м,
Е±
с ’
Зд =
(6)
(7)
с - некоторый коэффициент пропорциональности (называемый иногда жесткостью системы); зависит от свойств материала, формы и размеров тела, ввда деформации и положения ударяемого сечения.
При простом растяжении, сжатии:
с = ЕР II,
где Е - модуль упругости материала, Па; Р -площадь поперечного сечения ударяемого тела, м2; I - толщина тела, м.
Рассчитанный таким образом коэффициент динамичности Кд, для прокатной клети стана
2000 г. позволят произвести вычисление ударного напряжения с учетом динамических явлений.
Дляклети№6 Кд = 57,84, (Уд = 240,28 МПа.
Сравнивая полученные значения <7д с пределом упругости материала облицовочной планки (рис. 2), можем заметить, что <7д превышает предел упругости материала рабочей планки Так, для стали Ст 45 СТу = 220-240 МПа, а полу-ченныерасчетные СГд = 240,28 МПа.
В связи с тем, что напряжения находятся в зоне пластической деформации, при снятии нагрузки будет накапливаться остаточная деформация.
Относительная деформация при граничном значении предела упругости
Оу-
Оу_
Е
при расчетном значении СГд СГд
Е '
8д
(8)
(9)
£д е
Рис. 2. Диаграмма растяжения при медленно и быстро изменяющихся силах
Ф.Г. Ибрагимов, А.В. Коковихин, Л.Е. Кандауров
Получившееся значение напряжения Сд = 240,28 МПа откладываем по оси ст. Затем из точки пересечения графика «быстро изменяющейся нагрузки» опускаем на ось е прямую и получаем значение Ед.
Предполагаем, что при пересечении этой прямой графика «статической нагрузки» получаем точку, из которой параллельно участку упругой деформации проводим другую прямую, в результате чего получаем значение Еу. Искомое значение относительной деформации Ей находится как
Ей =£д ~Еу . (10)
Относительное укорочение или остаточная деформация
А/ = Еи •/ , (11)
Полученная остаточная деформация образуется в результате одного удара, т.е. при прокатке одной заготовки Зная число ударов между заменами планок, можно посчитать общую остаточ-
ную деформацию А /общ
А/общ = А/ ■ п , (12)
где п - число ударов.
Проведенные предварительные расчеты показывают, что остаточная деформация при максимальном напряжении между заменами плашк достигает 3,6 мм, что соответствует производственным данным.
Следовательно, представленная модель позволяет определить величину остаточной деформации с учетом динамических явлений, возникающих при захвате полосы валками.
Библиографический список
1. Определение результирующОих напряжений в зоне контакта поверхностей облицовочных планок и подушек валков прокатных клетей/ Л.Е.Кандауров, А.В.Коковихин, Ф.Г.Ибрагшов, А.В.Веселов, И.В.Казаков, К.ГАлешкевич // Моделирование и развитие процессов и обработки металлов давлением: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2006. С. 245-248.
2. Беляев Н.М. Сопротивление материалов: Учебник. М.: Наука, 1976. 608 с.
УДК 621.771
Н. Ш. Тютеряков, Н. В Оншин, Л. Е. Кавдауров
ВЛИЯНИЕ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР НА ИЗНАШИВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ПРИ АБРАЗИВНОМ ИЗНОСЕ
Известно, что для оценки износостойкости материалов используются показатели интенсивности изнашивания: линейная, весовая и энергетическая [1]. Однако эти показатели не связывают износ со свойствами материала и характеристиками процесса трения (нагрузкой, скоростью, температурой и пр.). Установление такой связи было бы чрезвычайно важно, так как, располагая ею, можно управлять процессом изнашивания и подбирать материалы трущихся пар по их свойствам и режимам работы.
С целью выяснения зависимости изнашивания от температуры был проведен сравнительный эксперимент по определению показателей интенсив -ности изнашивания для различных марок стали и чугунов. Эксперимент проводился на специально сконструированной установке для проведения испытаний материалов на изнашивание при высоких температурах [2]. Схема испытания в данной установке - «диск - колодка». В качестве истирающего диска в установке используется абразивный круг марки 63С25СМ27КБ3 диаметром 200 мм,
приводимый во вращение электродвигателем переменного тока мощностью 250 Вт с частотой вра-щения 1500 об ./мин.
Образцы для исследования представляли собой цилиндрические стержни диаметром 14-15 мм и длиной 30 мм, закрепленные в державке массой 700 г, которая помещалась в электрическую печь для нагрева до заданной температуры.
Нагретый до заданной температуры образец с державкой опускался на вращающийся абразивный круг и истирался в течение 30 с. В процессе истирания регистрировалась потребляемая электродвигателем мощность с помощью ваттметра типа Д539. Перед каждым испытанием поверхность круга выравнивалась алмазной шарошкой.
До и после истирания образцы взвешивали на электронных весах ВЛКТ-500д-М с точностью до 0,005 г. По потере массы образца определяли изношенный объем. Плотность сталей и чугунов принимали одинаковой и равной 7,85 г/см3. Мощность, затрачиваемую на истирание образца, определяли как разность полной
