Определение уровня остаточных напряжений методом компьютерного моделирования при точении жаропрочных материалов
Ключевые слова:
остаточные напряжения, режимы резания, компьютерная модель, жаропрочные материалы, деформация, разрушениеАннотация
Одним из факторов качества обработанной поверхности являются остаточные напряжения, возникающие после механической обработки, которые имеют важное значение для долговечности и надежности конструкций и изделий. В связи с этим актуальность определения таких остаточных напряжений становится все более важной задачей. Остаточные напряжения необходимо учитывать при проектировании и изготовлении изделий. Определение уровня напряжений и их распределения в материале помогает предотвратить возникновение проблем и повреждений при эксплуатации продукции, а также оптимизировать процессы обработки и повысить ее качество и надежность. Существуют различные методы для измерения и снятия остаточных напряжений, такие как механический, рентгеноструктурный, акустический и др. Все они имеют свои достоинства и недостатки, и выбор метода зависит от конкретных требований и условий. Однако отсутствует способ, позволяющий на стадии технологического проектирования изделия прогнозировать допустимый уровень остаточных напряжений. В данной статье предложена и описана методика, основанная на использовании компьютерного моделирования, которая помогает прогнозировать и контролировать уровень и величину остаточных напряжений еще на стадии технологической подготовки производства. Применение компьютерного моделирования совместно с данными о материалах и процессе обработки дает возможность точно настроить параметры обработки, чтобы достичь желаемого уровня и знака остаточных напряжений, что повысит эффективность производства и снизит вероятность дефектов продукции.
Библиографические ссылки
Безъязычный В.Ф. Влияние технологических условий механической обработки на величину и характер распределения остаточных напряжений в поверхностном слое детали // Вестник РГАТУ им. П.А. Соловьева. 2020. №1 (52). С. 51–57.
McClung R.C. A literature survey on the stability and significance of residual stresses during fatigue // Fatigue & Fracture of En-gineering Materials & Structures. 2007. Vol. 30, Iss. 3. P. 173–205.
Биргер И.А. Остаточные напряжения. М. : Машгиз, 1963. 232 c.
Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. М. : Машиностроение, 1976. 278 с.
Мухин В.С. Поверхность. Технологические аспекты прочности деталей ГТД. М. : Наука, 2005. 295 с.
Процессы формообразования деталей в машиностроении / В.М. Кишуров, Н.К. Криони, В.В. Постнов и др. М. : Маши-ностроение, 2015. 496 с.
Буркин С.П., Шимов Г.В., Андрюкова Е.А. Остаточные напряжения в металлопродукции. Екатеринбург : УрФУ, 2015. 247 c.
Fe Modelling and Simulation of the Turning Process Considering the Cutting Induced Hardening of Workpiece Materials / J. Li, F. Jiang, A. Jin et al. // SSRN : site. 2023. Jul. DOI: 10.2139/ssrn.4511598.
Масленков С.Б. Жаропрочные стали и сплавы. М. : Металлургия, 1983. 191 с.
Меркулова Г.А. Металловедение и термическая обработка цветных сплавов. Красноярск : СФУ, 2008. 312 с.
Волков Г.М., Зуев В.М. Материаловедение. М. : Академия, 2008. 400 с.
Каталог Sandvik токарные инструменты 2017 // SteelCam : сайт. URL : https://docs.steelcam.org/sandvik/katalog-tokarnye-instrumenty-2017-page1 (Дата обращения 18.09.2023).
Резание материалов. Режущий инструмент / В.М. Кишуров, Н.К. Криони, В.В. Постнов и др. М. : Машиностроение, 2009. 491 с.
Обработка резанием в машиностроении / В.М. Балашов, В.В. Мешков, С.П. Рыков и др. Тверь : ТвГТУ, 2004. 176 с.
Резание материалов / С.Н. Григорьев, А.Г. Схиртладзе, В.А. Скрябин и др. Пенза : ПГУ, 2010. 628 с.
Технология машиностроения (в 2 кн.). Книга 1. Основы технологии машиностроения / Э.Л. Жуков, И.И. Козарь, С.Л. Мурашкин и др. М. : Высш. шк., 2003. 278 с.
Шифрин А.Ш., Резницкий Л.М. Обработка резанием коррозионностойких, жаропрочных и титановых сталей и сплавов. М. ; Л. : Машиностроение, 1964. 447 с.
Determination of the Johnson-Cook Constitutive Model Parameters of Materials by Cluster Global Optimization Algorithm / Z. Huang, L. Gao, Y. Wang et al. // Journal of Materials Engineering and Performance. 2016. Vol. 25. Iss. 9. P. 4099–4107. DOI: 10.1007/s11665-016-2178-1.
Соболев А.В., Радченок М.В. Использование модели пластичности Джонсона-Кука в численном моделировании брос-ковых испытаний контейнеров для транспортирования ОЯТ // Изв. высш. учеб. заведений. Ядерная энергетика. 2016. № 3. С. 82–93.
Deform-3D // Тесис : сайт. URL : https://tesis.com.ru/cae_brands/deform/3d.php (Дата обращения 18.09.2023).
A Gear Cutting Predictive Model Using the Finite Element Method / W. Liu, D. Ren, S. Usui et al. // 14th CIRP Conference on Modeling of Machining Operations. 2013. Vol. 8. P. 51–56. DOI: 10.1016/j.procir.2013.06.064
Precision radial turning of AISI D2 steel / J. Paulo Davim, C. Maranhao, P. Faria et al. // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2009. Vol. 42. Iss. 9. P. 842–849. DOI:10.1007/s00170-008-1644-9.
Investigating Resulting Residual Stresses during Mechanical Forming Process / Stephen A Akinlabi, O.S. Fatoba, P.M. Mashinini et al. // 3rd International Conference on Mechanical, Manufacturing and Process Plant Engineering. Batu Ferringhi, 2017. Vol. 328. DOI: 10.1088/1757-899X/328/1/012012.
Овсеенко Е.С. Обеспечение качества изготовления маложестких деталей типа дисков газотурбинных установок за счет снижения технологических остаточных деформаций : дис. … канд. техн. наук. М., 2011. 144 с.
Криворучко Д.В., Залога В.А. Моделирование процессов резания методом конечных элементов: методологические ос-новы. Сумы : Университетская книга, 2012. 496 с.
Su Y. Effect of the cutting speed on the cutting mechanism in machining CFRP // Composite Structures. 2019. Vol. 220. P. 662–676.
Кильметова Л.Р., Хадиуллин С.Х., Черников П.П. Анализ исследований влияния элементов режимов резания на воз-никновение остаточных напряжений при механообработке // Металлообработка. 2019. №3 (111). С. 10–15.
