Оценка эффективности упрочнения поверхностным пластическим деформированием на основе компьютерной микроскопии

• Автор: Рудых, Нелли Васильевна
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 192 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ИЗДЕЛИЙ

МАШИНОСТРОЕНИЯ. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Формирование напряженного слоя при изготовлении и эксплуатации изделий машиностроения

1.2. Методы неразрушающего определения напряженного состояния изделий

1.3. Численные методы определения напряженного состояния

изделий

1.4. Методы цифровой обработки графических изображений

1.5. Выводы. Цель работы и её задачи

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТА КОНЕЧНЫХ
ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ ПО
ИСКАЖЕНИЮ МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
2.1. Микроструктурный метод исследования конечных пластических деформаций
2.2.Метод упругих решений для определения напряженного состояния поверхностного слоя
2.3. Структурная схема системы анализа металлографического
изображения
Методика определения деформированного и напряженного состояния по металлографическому изображению
2.4.Вывод ы
3. АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННО -
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ
НА ОСНОВЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МИКРОСКОПИИ
3.1. Блок-схема расчета напряженного состояния поверхностно -
упрочненного слоя

3.2. Построение алгоритма расчета напряжений и деформаций нагруженного тела
3.3. Описание модулей программы «Металлография»
3.4.Технологическое оборудование для экспериментальных исследований
3.5.Анализ расчетных и экспериментальных результатов
3.5.1. Определение НДС при сжатии цилиндрических образцов
3.5.2. Определение НДС при растяжении образцов
3.6.Рекомендации по технике расчета напряжений и деформаций на поверхности изделий с использованием компьютерной микроскопии
3.7.Вывод ы
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ
ПОВЕРХНОСТНО-УПРОЧНЕННОГО СЛОЯ
4.1.Определение НДС поверхности, обработанной роликом
4.2. Определение НДС поверхности, обработанной алмазным выглаживанием
4.3. Определение НДС поверхности, обработанной шариком
4.4. Определение остаточных напряжений по методу растачивания дисков
4.5. Технологические рекомендации по определению напряженного состояния поверхности изделий с использованием компьютерной микроскопии
4.6. Расчет экономической эффективности компьютерной микроскопии
4.7. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Листинг расчетных модулей программы
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Свидетельства об отраслевой регистрации разработки
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акты внедрения результатов работы
ВВЕДЕНИЕ
Информация о напряженно-деформированном состоянии изделий машиностроения является актуальной задачей в технологии машиностроения, так как позволяет оценить надежность работы оборудования и его остаточный ресурс. Повышение долговечности изделий, их эффективности и конкурентноспособности на мировом рынке представляет одну из важнейших задач современного машиностроения [8,11,19,24,38,42,57, и др.].
Напряженное состояние поверхностного слоя изделий формируется как на этапах технологического процесса их изготовления (механическая обработка, сварка, термообработка), так и во время эксплуатации изделия. В течение всего срока службы оборудование машиностроительных предприятий подвергается воздействию температуры, агрессивных сред и механических нагрузок. Для обеспечения высокой эксплуатационной надежности машин и механизмов большое значение имеет периодический контроль их состояния без демонтажа или с ограниченной разборкой, обслуживание в эксплуатации или при ремонте изделий машиностроения.
Качество изделий машиностроения во многом зависит от состояния поверхностного слоя, которое оценивается рядом показателей. Некоторые из них, например, шероховатость и твердость имеют метрологическую базу. Важнейшая характеристика упрочненного слоя - напряженное состояние, до сих пор не имеет нормативных показателей. Причиной этого является отсутствие надежного метода определения напряжений и деформаций в поверхностном слое изделия. Имея такой метод, можно оценивать напряженное состояние поверхности после каждой технологической операции готового изделия или конструкции, находящейся в эксплуатации.
Неразрушающие методы определения напряженно-деформированного состояния (НДС) металлических изделий основаны на использовании косвенных закономерностей между деформированным (напряженным) состоянием металла и какой-либо физической его характеристикой. Это приводит к значительным
тановить направление главных осей деформации и величину трех компонентов деформированного состояния [92[.
Отличие метода микроструктурных измерений от метода тензометриро-вания с малыми базами прежде всего высокой разрешающей способностью. С помощью данного метода можно определить деформированное состояние на весьма малой (порядка квадратного миллиметра или его долей) площади металлического тела — фактор исключительно ценный в связи с большой неравномерностью протекания пластической деформации. Этот метод может быть применен во всех случаях поверки вероятности возникновения пластической деформации в зонах концентрации напряжений; для суждений о напряженном состоянии тела по установленному деформированному (при условии монотонности протекания процесса); при анализе причин отклонения ряда явлений (по характеру и интенсивности) от подчинения принципам классической механики сплошных сред (влияния особенностей структуры: и свойств зерен, отдельных фазовых составляющих на текучесть и разрушение, влияние концентрации напряжений,, приемлемости при расчетах на прочность незначительных пласти-ческих деформаций и др.).
Недостатком этого метода является его относительная трудоемкость при использовании метода без применения ЭВМ так как при обработке одного шлифа требуется сравнительно большое количество измерений вручную и соответственно большое количество последующих расчетных операций.
Для повышения точности результатов обработки вышеизложенные вычисления следует применять на базе математической статистики. Учитывая, однако, выраженное однообразие вычислительных операций при относительно большом их числе целесообразно проведение этих расчетов на ПЭВМ.
При увеличении степени деформации (уменьшение четкости границ зерен) точность измерений в известной мере уменьшается. Проводимые ранее исследования были весьма трудоемкие, сопряженные с весьма тщательным выполнением намеченных измерений и вычислений, осуществляемых как на ПЭВМ, так и обычным способом. Благоприятные результаты проведённых ис-