Obrabotka Metallov 2015 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (66) 2015 21 ТЕХНОЛОГИЯ напряжения является сравнительно слабым [12]. По абсолютной величине остаточные напряже- ния в обработанных дорнованием полых цилин- драх могут быть близки к пределу текучести s 0,2 их материала [6, 7]. Установлено [6, 8], что для получения у поверхности отверстия цилиндров благоприятных сжимающих окружных остаточ- ных напряжений, способствующих повышению эксплуатационных свойств цилиндров, послед- ний цикл дорнования необходимо выполнять с малым натягом (около 0,01 d ). Существенное влияние на остаточные на- пряжения в обработанных дорнованием толсто- стенных цилиндрах может оказывать их длина. С уменьшением длины цилиндров процесс дор- нования становится все менее равномерным, так как все бóльшую долю от этой длины составляет протяженность участков входа и выхода дорна из отверстия, на которых преобладает течение металла в осевом направлении [1, 4]. В связи с этим следует ожидать зависимости всех компо- нентов остаточных напряжений в обработанных дорнованием цилиндрах от их длины. Кроме того, поскольку на торцах цилиндров осевые остаточные напряжения всегда обращаются в ноль, то с уменьшением длины цилиндров эти напряжения по абсолютной величине снижа- ются [13, 14]. При этом несколько изменяются и окружные остаточные напряжения [13]. Вме- сте с тем, как показал анализ указанной выше литературы, экспериментально влияние длины полых цилиндров на формирующиеся в них при дорновании отверстий остаточные напряжения не изучено. Это в известной мере ограничивает применение дорнования при изготовлении по- лых цилиндров различной длины. Цель работы – экспериментально исследо- вать влияние длины толстостенных цилиндров на остаточные напряжения, формирующиеся в них при одноцикловом дорновании отверстий. Методика исследования Эксперименты проводили на образцах из стали 50 (НВ 2170…2290 МПа, s 0,2 ≈ 470 МПа) с диаметром отверстий d = 5 мм. Наружный диаметр образцов D составлял 15 мм ( D / d = 3) и 25 мм ( D / d = 5). Длина образцов L была при- нята равной 10 и 40 мм. Отверстия в них полу- чали сверлением спиральными сверлами на то- карном станке, затем их развертывали ручными развертками. Дорнование отверстий выполняли на испытательной машине УМЭ-10ТМ с помо- щью специального приспособления [5] по схеме сжатия. При этом использовали однозубые дор- ны из твердого сплава ВК8 с углами рабочего и обратного конусов 6 ° и шириной соединяющей их цилиндрической ленточки 3 мм. Относитель- ные натяги дорнования a / d составляли 0,9; 3,4 и 7,1 %. В качестве смазочного материала при дор- новании применяли жидкость МР-7. Скорость дорнования отверстий была равной 0,008 м/с. После дорнования отверстий для обеспечения необходимой точности наружную поверхность образцов и их торцы подвергали тонкому шли- фованию. В каждом эксперименте использовали по три образца. Остаточные напряжения определяли ме- тодом Закса [14, 15] с использование формул И.А. Биргера [14]. В соответствии с этим мето- дом с внутренней поверхности образцов на элек- троэрозионном проволочно-вырезном станке с ЧПУ модели DK 7725 (КНР) последовательно удаляли слои металла толщиной не менее 0,7 мм и измеряли возникающие при этом изменения их наружного диаметра и длины. Измерение диаме- тров наружной поверхности образцов выполня- ли на ультраоптиметре фирмы « Carl Zeiss Jena » (ФРГ) с ценой деления 0,0002 мм. Длину образ- цов измеряли с помощью микрокатора с ценой деления 0,0005 мм, закрепленного в стойке. Диа- метры наружной поверхности образцов длиной 40 мм определяли в трех поперечных сечениях – в среднем по длине и расположенных на рас- стояниях 2 мм от торцов образцов. У образцов длиной 10 мм диаметры наружной поверхности измеряли только в двух сечениях, отстоящих от их торцов на 2 мм. Диаметр наружной поверхно- сти образца принимали равным среднему из его измеренных значений. Длину образца считали равной средней из ее двух предельных значений, найденных при измерении. На рис. 1 в качестве примера приведены за- висимости изменений наружного диаметра D D и длины D L образцов ( D =15 мм) от радиуса их вну- тренней поверхности (около средних значений указаны 95-процентные доверительные интер- валы). Эти и другие аналогичные зависимости (для образцов с D = 25 мм) аппроксимировали с помощью программы Statistica  8 прямыми и по-