Actual Problems in Machine Building 2021 Vol.8 N3-4

Actual Problems in Machine Building. Vol. 8. N 3-4. 2021 Technological Equipment, Machining Attachments and Instruments ____________________________________________________________________ 76 Кроме проблемы коробления остаточные напряжения могут играть разрушающую роль в изделиях, так, например, они повышают химическую активность материала, что приводит к ускоренному проявлению коррозии, повышают риск хрупкого разрушения, снижают предел упругости и усталости материала. Напряжения особенно разрушительны для изделия, если они растягивающие и сконцентрированы на поверхностных слоях изделия [1], это объяснимо тем, что усталостные трещины, в основном, зарождаются на поверхности изделия. Негативное влияние растягивающих остаточных напряжений часто усиливается фактором работы изделия при знакопеременной нагрузке. Основная часть Изучению вопроса возникновения, распределения, а также определению величин остаточных напряжений, посвящены работы [2, 3], по результатам которых видно, что возникновение остаточных напряжений при механической, термической и химической обработках неизбежно. А в работах [4 - 5] было установлено, что определенное распределение остаточных напряжений в изделиях может приводить к благоприятным факторам, например к увеличению усталостной и вибрационной прочности. Следовательно, при создании технологического процесса изготовления детали, следует стремиться не к борьбе с остаточными напряжениями, а к их оптимальному распределению, повышающему или как минимум не ухудшающему эксплуатационные свойства изделия. В связи с вышесказанным, поставлена цель по контролю, прогнозированию и созданию условий для оптимального распределения остаточных напряжений и деформаций в деталях каркаса и обшивок сложной геометрии. Для достижения данной цели предлагается создание технологических цифровых двойников, построенных при помощи современных CAD/CAE-систем, прогнозирующих изменение напряженно-деформированного состояния и формоизменения детали на всех стадиях производства от заготовки до готового изделия, учитывая технологическую наследственность [6], т.е., предполагается создание цифрового двойника процесса изготовления деталей каркаса и обшивки сложной геометрической формы. Детали класса каркас и обшивка, как правило, имеют большие габариты, сложную пространственную геометрию и низкую жесткость, что усложняет технологию изготовления изделия. Над термически упрочненными заготовками на станках с ЧПУ выполняются фрезерные операции, после которых выполняется непосредственно формообразование, чаще всего осуществляемое гибкой-прокаткой [7], дробеударной обработкой [8], раскаткой роликами методами посадки и разводки [9]. С целью увеличения усталостной и коррозионной сопротивляемости, для особо ответственных деталей, выполняется поверхностное деформационное упрочнение [10]. Заготовки для деталей каркаса и обшивки поступают термически упрочненными, а как известно термообработка устраняет влияние остаточных напряжений от предыдущих операций (металлургических) [11]. Формирование деформаций и термических напряжений можно описать следующими выражениями [12]: T E     где  - температурные напряжения (Па), E - модуль упругости (Па), )( t T  - температурные деформации, определяемые выражением: