Реферат: Методика расчёта остаточных напряжений при нарезании резьбы с учётом ультразвуковых колебаний инструмента

Методика расчёта остаточных напряжений при нарезании

резьбы с учётом ультразвуковых колебаний инструмента


Головкин В.В., Агафонов А.А., Смыслов В.А., Ромашина О.В.

Самара, Россия


Эксплуатационные характеристики резьбовых соединений в значительной степени зависят от качества поверхностного слоя, формируемого в процессе её изготовления. Качество поверхностного слоя характеризуется макро- и микронеровностями, степенью и глубиной деформационного упрочнения, величиной и знаком остаточных напряжений, а также физическими параметрами, связанными с искажением кристаллической решётки, плотностью дислокаций и другими факторами.

Наряду с другими методами физико-химической обработки всё более широкое распространение находят и различные процессы ультразвуковой технологии, в том числе, обработка с наложением на инструмент ультразвуковых колебаний. Одним из наиболее эффективных направлений применения ультразвука при механической обработке является процесс нарезания резьб. Установлено, что применение ультразвука при резьбонарезании позволяет механизировать и частично автоматизировать процесс обработки и сократить ручной труд, повысить производительность труда и работоспособность инструмента, а также улучшить качественные характеристики поверхностного слоя и точность нарезанных резьб.

Учитывая, что большинство резьбовых соединений работает в условиях знакопеременных нагрузок первостепенное и доминирующее влияние на работоспособность резьбы оказывают остаточные напряжения.

Для реализации ультразвукового метода нарезания резьб были разработаны ультразвуковые резьбонарезные устройства, при помощи которых проводилось нарезание резьб при различных ультразвуковых технологических параметрах и при сообщении резьбообразующему инструменту радиальных, осевых и тангенциальных колебаний. Для сопоставления результатов проводилось также нарезание резьб без сообщения инструменту ультразвуковых колебаний.

Остаточные напряжения в резьбе определялись по специальной методике. В основу метода положено широко применяющееся удаление химическим травлением части поверхности исследуемого образца и измерение при этом возникающих деформаций. В результате было получено расчётно-экспериментальное распределение осевого остаточного напряжения во впадине резьбы по глубине упрочненного слоя. Для восстановления полной картины напряженно-деформированного состояния в упрочненном слое был использован метод, предложенный в работе [1]. В результате были расчитаны (кроме ) величины и , а также остаточные пластические деформации , и для различных метрических резьб и различных видов ультразвуковых нагрузок. Выполним детальный сравнительный анализ полученных полей остаточных напряжений в зависимости от технологии упрочнения

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект (№07-01-00478-а) и Федерального агентства по образованию (проект РНП. 2.1.1/3397)

Литература


1. В.П. Радченко, М.Н. Саушкин. Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочненных конструкциях. М.: Машиностроение-1, 2005. 265 с.