Совершенствование информационного обеспечения технологического проектирования изготовления пластически деформированных металлических изделий с заданными усталостными характеристиками

• Автор: Пачурин, Виктор Германович
• Шифр специальности: 01.02.06, 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ПРОЦЕССАМИ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ И РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ
1.1 Анализ сложившейся практики технологического проектирования
1.2 Сопротивление усталости материала металлоизделий, изготовленных процессами обработки давлением и проблемы ее прогнозирования
1.2.1 Общие положения
1.2.2 Размер зерна
1.2.3 Морфология (тип) микроструктуры
1.2.4 Термическая обработка
1.2.5 Масштабный фактор заготовки
1.2.6 Состояние приповерхностного слоя заготовки
1.2.7 Влияние условий пластической деформации
1.2.7.1 Степень пластической деформации
1.2.7.2 Схема технологической обработки
1.3 Характеристики деформированного состояния и его неоднородность
1.4 Проблемы прогнозирования сопротивления усталости металла конструкций, изготовленных пластическим деформированием и направления их решения
Выводы
1.5 Программа и методы исследований
1.5.1 Листовая гофрированная панель из сплава ЭИ 878
1.5.2 Рессорные листы с клиновым продольным профилем из стали 50ХФА
ГЛАВА 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННОГО МЕТАЛЛА НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЦИФРОВОЙ МИКРОСКОПИИ И РАЗРАБОТКИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ И УСТАЛОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА ИЗДЕЛИЙ
3.1 Листовая гофрированная панель из сплава ЭИ 878

3.1.1 Подготовительный этап
3.1.2 Механические испытания
3.1.3 Циклические испытания образцов
3.2 Полосовая раскатанная заготовка с продольным клиновым профилем из стали 50ХГФА
3.2.1 Раскрой заготовок на образцы
3.2.2 Определение напряженно-деформированного состояния материала изделия
3.2.3 Структурно-механические исследования
3.2.3.1 . Механические испытания
3.2.3.2 Микроструктурный анализ
3.2.3.3 Рентгеноструктурные исследования
3.2.3.4 Циклические испытания образцов
ГЛАВА 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НЕОДНОРОДНОСТИ ДЕФОРМАЦИИ МАТЕРИЛА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ РАСКАТКИ ПЛОСКОЙ ЗАГОТОВКИ НА КЛИН НА ПЛИТЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА - РИФТА В ЛИСТОВЫХ ЖЕСТКОСТЯХ
4.1 Листовая гофрированная панель из сплава ЭИ 878
4.2 Полосовая раскатанная заготовка с продольным клиновым профилем из стали 50ХГФА
Выводы
ГЛАВА 5. РАЗВИТИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УСТАЛОСТИ МАТЕРИАЛА ИЗДЕЛИЙ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
5.1 Структурно-механические характеристики пластически деформированного материала, определяющие его сопротивление усталости
5.2 Реализация способа обработки горячекатаного проката для изготовления болтовых изделий класса прочности 8.8
5.3 Информационное обеспечение прогнозирования усталости пластически деформированного материала изделий. Типовые конструкторско-технологические решения
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ К РАБОТЕ

ВВЕДЕНИЕ
Одной из основных задач структурной перестройки отечественной промышленности является ускоренное формирование национальной технологической базы по обеспечению конкурентоспособной продукции на внутреннем и внешнем рынках. Качество и эффективность изготовления машиностроительных изделий в значительной степени определяется развитием технической и информационной сферы производства. Наиболее распространенным видом эксплуатационных разрушений инженерных конструкций является усталостное разрушение. Поэтому вопросы долговечности (работоспособности) работы деталей, узлов, машин и технических устройств в целом являются приоритетными направлениями современной науки и важнейшей задачей промышленности.
В настоящее время в производстве используются металлические изделия, получаемые различными способами обработки. Наиболее распространенным способом, начиная с появления человека, является обработка металлов давлением, с помощью которой производится значительная часть орудий труда и быта. Практически все прочностные металлические детали машин изготовляются из заготовок, полученных после одного из пяти видов обработки давлением: ковки, прокатки, штамповки, прессования и волочения. Они имеют самую разнообразную форму и назначение. К ним относятся листовые жесткости, крепежные изделия, изделия топорно-ножевой группы, силовые детали управления, упругие элементы - рессоры и т.д.
Условия эксплуатации изделий отличаются величиной, характером нагрузки, температурными условиями и средой, которые неоднозначно влияют на процессы упрочнения металла и его трещинообразования. Вопросы усталостного разрушения металлов и сплавов, подробно изложены в работах В.Ф. Терентьева, B.C. Ивановой. Основными влияющими факторами указываются структурное состояние материала и параметры заготовки. В число параметров структурного состояния входят размер зерна, тип структуры, состояние приповерхностного слоя, остаточные напряжения на уровнях суб-, микро-, макроструктуры и размеры изделия. На указанные параметры могут влиять технологические условия процесса изготовления изделия. Проблемы долговечности получаемых изделий и ее зависимость от предварительной деформации обозначены в работах Г. П. Гусляковой, Г.В. Пачурина, А.Б. Елькина, А.П. Гущина и других исследователей.
Следует указать на сложности, связанные с оценкой циклической долговечности металлоизделий, получаемых методами обработки давлением. Данная проблема является комплексной, затрагивающая кроме вопросов усталостной прочности, проблемы теории пластичности, а именно анализ напряженно-деформированного состояния металла

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ И УСТАЛОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА ИЗДЕЛИЙ
В соответствии с программой, комплексные исследования проводились по четырем направлениям: определение напряженно-деформированного состояния материала изделия; механические испытания; структурные исследования; стендовые и натурные циклические испытания материала и изделия. При этом надо отметить подготовительный этап, который касается места и способа вырезки из штампованных изделиях образцов для испытаний.
ЗЛ. Листовая гофрированная панель из сплава ЭИ 878 (12Х17Г9АН4)
ЗЛЛ. Подготовительный этап
Места вырезки заготовок в штампованных изделиях (панелях) для изготовления образцов механических и усталостных испытаний показаны на рис. 3.1. Они включали зоны гофрированных элементов - рифтов, в также недеформированные поля заготовки вдоль и поперек ее прокатки.
Места вырезки заготовок
Рис. 3.1. Места вырезки заготовок в штампованных гофрированных панелях для образцов механических и усталостных испытаний
Определение напряженно-деформированного состояния материала изделия
Для определения напряженно-деформированного состояния был применен метод сеток [43]. В его соответствии, на внутреннюю поверхность исходной заготовки, на которую не воздействует инструмент, была нанесена сетка с квадратными ячейками (рис. 3.2).