Obrabotka Metallov 2015 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (66) 2015 20 ТЕХНОЛОГИЯ УДК 621.787 ВЛИЯНИЕ ДЛИНЫ ТОЛСТОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРОВ НА ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ОДНОЦИКЛОВОМ ДОРНОВАНИИ ОТВЕРСТИЙ В.Ф. СКВОРЦОВ, канд. техн. наук, доцент А.О. БОЗНАК, аспирант ( ТПУ, Томск ) Поступила 29 января 2015 Рецензирование 10 февраля 2015 Принята к печати 15 февраля 2015 Скворцов В.Ф. – 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, e-mail: TMRI@tpu.ru Изложена методика и результаты экспериментального исследования методом Закса влияния длины об- рабатываемых дорнованием толстостенных цилиндров из стали 50 с диаметром отверстий 5 мм, наружным диаметром 15 и 25 мм на формирующиеся в них остаточные напряжения. На основе анализа литературы отмечено, что это влияние может быть обусловлено как неравномерностью процесса дорнования по длине цилиндра, так и равенством нулю осевых остаточных напряжений на его торцах. Экспериментально уста- новлено, что наиболее сильное влияние длина цилиндров оказывает на осевые остаточные напряжения. При натягах дорнования от 0,9 до 7,1 % с ее уменьшением с 40 до 10 мм наибольшие по абсолютной величине значения этих напряжений снижаются с 210 до 50 МПа. Показано, что при наружном диаметре цилиндров 15 мм их длина существенно сказывается и на окружных и радиальных остаточных напряжениях. При ука- занном выше уменьшении длины цилиндров окружные и радиальные остаточные напряжения в прилегаю- щей к отверстию области в зависимости от натяга дорнования по абсолютной величине как возрастают (со- ответственно с –135 до –205 МПа и с –45 до 55 МПа при натяге 7,1 %), снижаются (соответственно с –315 до –235 МПа и с –135 до –95 МПа при натяге 0,9 %), так и сохраняются практически неизменными (при натяге 3,4 %). При наружном диаметре цилиндров 25 мм влияние их длины на окружные и радиальные остаточные напряжения оказывается слабым . Ключевые слова: дорнование отверстий, длина толстостенных цилиндров, остаточные напряжения. DOI: 10.17212/1994-6309-2015-1-20-26 Введение Дорнование является эффективным методом обработки отверстий в деталях типа полых ци- линдров [1–3]. Его используют при диаметре от- верстий d = 1…150 мм и их относительной глу- бине L / d ≤ 100 [4, 5]. Дорнование отверстий сопровождается фор- мированием в полых цилиндрах значительных остаточных напряжений [1, 3, 6]. (Под этими напряжениями далее, как обычно, будем пони- мать их средние по длине цилиндра значения.) Остаточные напряжения, как показали исследо- вания [6, 8–10], главным образом определяют- ся натягом и числом циклов дорнования, меха- ническими свойствами материала цилиндров и степенью их толстостенности, характеризуемой отношением D / d ( D – наружный диаметр цилин- дра). При степени толстостенности цилиндров D / d ≤ 3 у поверхности отверстия могут форми- роваться как сжимающие, так и растягивающие окружные остаточные напряжения [6, 8, 11]. Влияние схемы дорнования отверстий в полых цилиндрах (растяжения, сжатия) на остаточные