Расчетное определение остаточных напряжений в поверхностном слое деталей при дорновании отверстий с учетом теплового и силового воздействий

• Автор: Голованов, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ДЕТАЛИ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ
1.1 Цель применения упрочняющих технологий при изготовлении деталей
1.2 Применяемые методы упрочнения и область их применения
1.2.1 Область применения различных методов ППД
1.2.2 Применяемые методы упрочнения
1.3 Анализ проблемы технологического обеспечения качества поверхностного слоя при обработке отверстий дорнованием
1.4 Роль и место операций по упрочнению поверхностного слоя в технологическом процессе изготовления детали
1.5 Результаты и анализ опубликованных работ по определению остаточных напряжений в поверхностном слое
1.5.1 Механизм образования остаточных напряжений при механической обработке
1.5.2 Влияние остаточных напряжений на эксплуатационные свойства деталей машин
1.5.3 Результаты и анализ работ по теоретическому определению остаточных напряжений
1.6 Выводы по главе
1.7 Цель работы и решаемые задачи
ГЛАВА 2. РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ПРИ ДОРНОВАНИИ
2.1 Теоретический анализ температурных полей в поверхностном слое с учетом объемного источника тепла
2.2 Расчётное определение температурных остаточных напряжений в толстостенных цилиндрах при обработке отверстий дорнованием
2.3 Расчётное определение остаточных напряжений от действия силового фактора
2.4 Расчётное определение суммарных остаточных напряжений
Выводы к главе
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ВОЗНИКАЮЩИХ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ПРИ ДОРНОВ АНИИ ОТВЕРСТИЙ
3.1 Результаты экспериментального определения температуры в поверхностном слое при обработке деталей дорнованием
3.2 Результаты экспериментального определения остаточных
напряжений возникающих в детали при обработке деталей
дорнованием
3.3 Сравнительный анализ остаточных напряжений возникающих в поверхностном слое детали после обработки дорнованием с остаточными напряжениями, рассчитанными по предложенной
методике
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ
ДОРНОВ АНИИ
4.1 Инженерная методика расчетного определения остаточных
напряжений
4.2 Методика определения технологических условий обработки с
учетом заданной величины остаточных напряжений
Выводы к главе
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Упрочняюще-чистовые и формообразующие методы обработки поверхностей деталей, основанные на деформационном механизме формирования качества обработанной поверхности, позволяют существенно улучшать эксплуатационные свойства изделий. К таким методам относятся процессы дорнования отверстий, применяемые при изготовлении ответственных деталей типа гильз, корпусов гидравлических и пневматических цилиндров, втулок, колец и др. Главной особенностью дорнования является возможность обеспечения требуемого качества поверхностного слоя и точности отверстий без снятия стружки.
Изучению процесса дорнования, его влияния на качество и эксплуатационные свойства деталей посвящены работы Ф.Ф. Валяева, А.Н. Исаева, А.Г. Косиловой, В.М. Меньшакова, В.П. Монченко, А.И. Осколкова, И.В. Поздняковой, Ю.Г. Проскурякова, М. Е. Попова, В.Н. Романова, А.М. и O.A. Розенбергов, Я.А. Симахина, А. Г. Суслова, В.В. Тарасова, Г.И. Шельвинского, И.И. Янченко, А. М. Смелянского и др.
С целью получения благоприятных показателей качества поверхностного слоя в отверстиях деталей широкое распространение находят методы дорнования, основная цель которых наряду с повышением точности обработки и уменьшения параметров шероховатости, создание в поверхностном слое наклепа и сжимающих остаточных напряжений, в ряде случаев повышающих эксплуатационные свойства деталей. В связи с этим возникает проблема управления процессом обработки поверхностного слоя.
Качественные показатели деталей после дорнования во многом зависят от технологических условий процесса дорнования. Правильно спроектированный технологический процесс приводит в большинстве случаев к оптимальному сочетанию точности и качества обработки отверстий, создает предпосылки для существенного снижения шероховатости и образования в поверхностных слоях

при одном только тепловом воздействии в поверхностном слое после охлаждения возникают остаточные растягивающие напряжения, обусловленные уменьшением объема верхнего слоя и препятствующим этому влиянием слоев, расположенных на большой глубине.
Анализ существующих работ [7, 12, 13, 19, 26, 30, 38, 40, 45, 46, 50, 63, 70, 88, 90, 92], посвященных процессу формирования остаточных напряжений, позволяет указать на четыре основных фактора, влияющие на образование остаточных напряжений при механической обработке:
- изменение удельного объема поверхностного слоя под действием пластических деформаций;
- фазовые и структурные превращения в обрабатываемом материале;
- тепло, выделяющееся в зоне обработки (температуры и температурные градиенты в сравнительно небольших объемах тепла);
- силовое напряженное поле, предопределяющее степень пластического деформирования.
Изменение удельного объема вследствие пластических деформаций даже при очень высоких давлениях весьма незначительно [11]. Фазовые и структурные превращения оказывают влияние на возникновение остаточных напряжений лишь в сталях и сплавах, склонных к структурным превращениям. При рассмотрении роли температурного и механического факторов на процесс формирования остаточных напряжений все исследователи сходятся в одном — их влияние решающее.
1.5.2 Влияние остаточных напряжений на эксплуатационные свойства деталей машин
В настоящее время бесспорно доказано влияние качества поверхностного слоя деталей машин на эксплуатационные свойства их [9, 14, 15, 16, 23, 31, 33, 39, 48, 51, 56, 75, 76, 89, 91]. Однако, в ряде случаев нет единого мнения о