Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 15 ТЕХНОЛОГИЯ в отличие от отжига позволяет сохранить ис- ходную структуру и механические свойства металла. Экспериментально установлено, что при пластических деформациях растяжения ε p = 0,01…0,02 остаточные напряжения в алюми- ниевых плитах и стальных стержнях снимаются почти полностью [10, 11]. В связи с изложенным значительный интерес представляет изучение возможностей указанного метода для сниже- ния остаточных напряжений в цилиндрах после дорнования. Цель работы – установить законо- мерности изменения остаточных напряжений в обработанных дорнованием толстостенных ци- линдрах и их точности при пластическом растя- жении. Методика исследования Эксперименты проводились на образцах (рис. 1) из стали 45 (НВ 1800…2000 МПа) с диа- метром отверстий d = 5 мм и наружным диаме- тром D , равным 10 и 15 мм, что соответствовало степеням толстостен- ности D / d образцов, равных 2 и 3. Суть эксперимен- тов состояла в изме- рении деформаций об- разцов и определении в них остаточных на- пряжений после дор- нования и последую- щего пластического растяжения. Отвер- стия в образцах свер- лили и рассверливали спиральными сверла- ми на токарном стан- ке. Дорнование отверстий выполняли однозу- быми дорнами из твердого сплава ВК8 с углами рабочего и обратного конусов 6° и шириной со- единяющей их цилиндрической ленточки 3 мм. Эту обработку осуществляли с помощью специ- ального приспособления [1] по схеме растяже- ния на универсальной испытательной машине УМЭ-10ТМ при скорости 0,008 м/с. Для обеспе- чения высокой точности и качества поверхност- ного слоя отверстий дорнование проводили в два цикла. Натяг при первом цикле составлял около 0,3 мм, при втором – 0,05 мм. В качестве смазоч- Рис. 1. Эксперименталь- ный образец ного материала при дорновании использовали жидкостьМР-7. Пластическое растяжение образ- цов выполняли с помощью специального ручно- го винтового приспособления. При этом осевую пластическую деформацию изменяли от нуля до 0,023. Окружные остаточные деформации на по- верхности отверстия и наружной поверхности образцов определяли по изменению их диаме- тров. Диаметр отверстий измеряли нутромером фирмы «Carl Zeiss Jena» (ФРГ) с ценой деления 0,01 мм, диаметр наружной поверхности – ры- чажным микрометром МР25 с ценой деления 0,002 мм. Осевую остаточную деформацию об- разцов находили на их наружной поверхности по изменению расстояния между нанесенны- ми на эту поверхность отпечатками коническо- го индентора. Для измерения этой деформации использовался универсальный измерительный микроскоп УИМ–21 с ценой деления 0,001 мм. В ходе исследований ограничивались при- ближенной оценкой окружных остаточных на- пряжений, которые при дорновании отверстий в толстостенных образцах существенно превы- шают по абсолютной величине радиальные и осевые остаточные напряжения [1–3]. Окруж- ные остаточные напряжения σ θ определяли по- сле отрезки головок по изменению срединного диаметра образца (полого цилиндра с наружным диаметром D ) при его разрезке вдоль образую- щей (гиперболический закон распределения на- пряжений изгиба). Расчет выполняли по форму- ле [13], которая в принятых нами обозначениях имеет вид                          c 2 c c 1 2 , 2 1 2 2 t b E D D t D b где μ – коэффициент Пуассона материала об- разца; E – его модуль продольной упругости; D c – диаметр срединной поверхности образца; γ – расстояние от нейтральной оси сечения стен- ки образца до центра его тяжести; t – толщина стенки образца; b – расстояние от рассматрива- емой точки до его отверстия; Δ D c – приращение диаметра срединной поверхности образца при его разрезке вдоль образующей. Расстояние γ на- ходили по формуле [13]