Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 111 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП При моделировании были приняты следующие допущения: 1. Тензор напряжений упругой разгрузки при рас- креплении детали был принят нулевым, поскольку на всех этапах выполнялся ряд условий, указанных А.Н. Овсеенко для обработки симметричных дета- лей [4]. 2. Материал детали при изменении температуры проявляет линейные изотропные свойства, а возника- ющие тепловые деформации носят упругий характер. 3. Источником тепла является поверхностный слой, испытывающий пластическую деформацию. 4. Деталь имеет значительную по сравнению с очагом деформации длину, а нагреву подвергается та часть поверхностного слоя детали, которая находит- ся в данный момент в контакте с инструментом. 5. Остаточные напряжения от механического воз- действия формируются в зоне контакта с инструмен- том, имеющей отличную от остальной детали темпе- ратуру. 6. Деталь, нагреваясь во время обработки, созда- ет тепловые напряжения в направлении оси x , а в на- правлении оси y свободно расширяется, не создавая каких-либо напряжений. 7. Касательные напряжения не возникают, по- скольку тепловое расширение носит линейный изо- тропный характер. Таким образом, для плоскодеформированной по- становки имеем: 0 0 ост деф раз деф раз деф раз деф раз деф деф раз раз [ ] 0 0 ( ) ( ) 0 0 2 xyz t x x x xy xy xy xy y y t x y x y x T σ = ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ σ − σ − σ σ − σ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = σ − σ σ − σ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ σ + σ − σ + σ − σ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ . (2) Моделирование ОН осуществлялось поэтапно в со- ответствии с теоремой о разгрузке, что предполагало создание для каждой составляющей тензора геометри- чески идентичных конечно-элементных моделей, со- стоящих из обрабатываемой детали и инструментов. Для выявления взаимосвязей полученного тензора ОН с технологическими режимами каждого из рассма- триваемых способов обработки было проведено опи- сание компонентов тензора в категориях координат характерных точек, абсциссы которых – собственно значения соответствующих компонент, а ординаты – глубины расположения точки от поверхности детали (рис. 1). Использование такого описания позволяет, зная значения напряжений и соответствующих им расстояний до поверхности в ключевых (характер- ных) точках, воспроизвести эпюры компонентов ОН по глубине поверхностного слоя. В качестве характерных точек для каждого ком- понента ОН были приняты: 1) напряжения на поверхности детали (точ- ка A ) – σ A ; 2) напряжения в первом экстремуме (точ- ка B ) – σ B ; 3) глубина расположения первого экстремума (точка B ) – h σ B ; 4) глубина распространения сжимающих напря- жений (точка C ) – h σ 0 ; 5) напряжения во втором экстремуме (точка D ) – σ D ; 6) глубина расположения второго экстремума (точ- ка D ) – h σ D ; 7) глубина распространения ОН (точка E ) – h σ ост . Известно, что при обработке различными спосо- бами ППД наибольшее влияние на циклическую долговечность имеет распределение напряжений в ПС толщиной 1–2 мм [5]. Поэтому выявление взаи- мосвязей значений компонентов напряжений и глу- бин их залегания с режимами осуществлялось в ха- рактерных точках A , B и C (рис. 1). По данным В.Ю. Блюменштейна, основное влия- ние на величину и глубину распространения остаточ- ных напряжений оказывают действительный натяг h д , профильный радиус R пр ролика [1]. Эти факторы и были выбраны в качестве варьируемых при опреде- лении взаимосвязей. Выявленные взаимосвязи компонентов тензора ОН в характерных точках с параметрами режима об- работки для обоих способов представлены в табл. 1 (для ППД) и в табл. 2 (для РСО) [2–3]. Рис. 1 . Схема расположения характерных точек и распределения компонентов тензора ОН по глубине поверхностного слоя