№ 4 (2014)
ТЕХНОЛОГИЯ
УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
Рассматривается процесс стружкообразования и возможные способы управления им при обработке пластических материалов. Определена зависимость типа стружки от режимов резания. Получены номограммы, отражающие области, исключающие появление сливной стружки и попадание в воздух пылевидной и элементной стружки в зависимости режимов резания и конструктивно-геометрических параметров режущего инструмента. Показано, что при создании модели процесса стружкообразования необходимо учитывать вышеуказанные особенности обработки пластических материалов и решать проблему расчета систем, имеющих сложную геометрическую конфигурацию и нерегулярную физическую структуру.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):6-10
6-10
СТРУКТУРА ИЗНОСОСТОЙКИХ ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ ПОСЛЕ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ТВЧ
Аннотация
В работе представлены результаты исследования влияния высокоэнергетического нагрева токами высокой частоты на качество плазменных покрытий из высокохромистого порошкового чугуна. Приведены результаты металлографических, рентгенофазовых и энергодисперсионных исследований структуры износостойких плазменных покрытий до и после индукционного нагрева. Показано, что после дополнительного высокотемпературного воздействия в структуре покрытий повысилась равномерность распределения микротвердости по глубине слоя: после плазменного напыления величина доверительного интервала составляла 1,7 – 2,8 ГПа; после воздействия ВЭН ТВЧ - доверительный интервал варьировался в пределах 0,5 – 1,3 ГПа. Выявлено, что в выбранной области режимов индукционного нагрева в структуре плазменных покрытий сохраняется карбидная составляющая. Установлен рациональный режим повторного нагрева ТВЧ (удельная мощность источника qи = (3,0…3,2)∙108 Вт/м2; относительная скорость перемещения детали Vд = 60 … 80 мм/с), при котором наблюдается уменьшение пористости плазменного покрытия с 12 % до 1 %.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):11-18
11-18
ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ ОБОЛОЧКИ ПРИ СБОРКЕ СЕКЦИЙ ГЕОХОДА
Аннотация
Рассматриваются вопросы обеспечения геометрической точности при сборке крупногабаритных кольцевых сегментных изделий на примере сборки секций геохода. Предложена схема установки, заключающаяся в базировании сектора поверхностью оболочки по неподвижным опорам, при этом оболочки отдельных секторов аппроксимируют оболочку секции в целом. Получены аналитические выражения для определения величины отклонения профиля сектора от номинальной окружности с учетом действительных размеров секторов и расстояний, устанавливающих положение опор. Выявлены факторы, влияющие на геометрическую точность оболочки секции, и установлен характер их влияния на точность. Приведена постановка задачи определения максимальных значений отклонения профиля сектора в зависимости от допусков на размеры секторов и расстояния, устанавливающие положение опор. Получены зависимости максимальных значений отклонения профиля сектора от величины допусков. Показано, что при предложенной схеме установки можно обеспечить более высокую точность оболочки секции, чем та, которую имеет отдельный сектор.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):19-28
19-28
ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ БУРОВОГО ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИНСТРУМЕНТА
Аннотация
Создание породоразрушающего инструмента с высокими эксплуатационными показателями является актуальной проблемой, и её решение станет существенным резервом дальнейшего роста эффективности буровых работ. Для повышения износостойкости бурового инструмента из твердого сплава типа ВК8 предложен метод комбинированной магнитно-импульсной обработки, включающий предварительный нагрев и воздействие импульсного магнитного поля. Износостойкость образцов оценивалась на оборудовании для эрозионного тестирования согласно ASTM G76-07 «Standard Test Method for Conducting Erosion Tests by Solid Particle Impingement Using Gas Jets». Результаты экспериментальных исследований показали, что при температуре предварительного нагрева 1000°С, магнитной индукции 1,8 Тл и времени воздействия импульса 7∙10-4 с износ обработанных образцов в 2,5 раза меньше, чем необработанных контрольных образцов. Предложенный метод обработки твердосплавных инструментов является перспективным для добывающей отрасли промышленности. В дальнейшем для исследований по применению комбинированной МИО требуется расширить номенклатуру бурового инструмента из твердого сплава.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):29-35
29-35
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ТВЁРДОГО СПЛАВА ВК10КС ПОСЛЕ ЗАКАЛКИ В ВОДОПОЛИМЕРНОЙ СРЕДЕ ТЕРМОВИТ М
Аннотация
В статье рассмотрены результаты исследований карбидовольфрамового твёрдого сплава марки ВК10КС после закалки от температуры 1150 °С в водополимерную среду Термовит М с концентрацией 4 % при температуре 40 °С. Установлены изменения в структуре сплава, заключающиеся в частичном растворении карбида вольфрама WC при нагреве под закалку и, следовательно, уменьшении его среднего размера с 6,5 мкм в исходном состоянии до 3 мкм после термообработки. Растворение карбида вольфрама приводит к дополнительному легированию кобальтовой связующей углеродом и вольфрамом. В исходных образцах в кобальтовой фазе растворено 10,89 вес. % вольфрама, а после закалки его содержание увеличивается до 20,18 вес. %. Вышеописанные изменения в структуре твёрдого сплава после закалки приводят к увеличению предела прочности при изгибе на 10 %, уменьшению площади лунки изнашивания при трибологических испытаниях на 35 % по сравнению с исходным спечённым состоянием.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):36-42
36-42
КОНТАКТНАЯ ВЫНОСЛИВОСТЬ NiCrBSi ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ГАЗОПОРОШКОВОЙ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ
Аннотация
Исследована контактная выносливость NiCrBSi покрытий, полученных методом газопорошковой лазерной наплавки из порошков с различным содержанием хрома, бора, углерода (ПГ-СР2, масс. %: 14,8 Сr – 2,1 В – 0,48 С; ПГ-10Н-01, масс. %: 18,2 Cr – 3,3 В – 0,92 С) и добавкой карбида титана (ПГ-СР2 + 25 масс. % TiC). Средняя микротвердость составила 520 HV у покрытия ПГ-СР2, 720 HV у покрытия ПГ-10Н-01 и 770 HV у покрытия TiC – ПГ-СР2. Испытания на контактную усталость проводили на сервогидравлической установке Instron 8801 по схеме пульсирующего неударного контакта «шар-плоскость» с изменением нагрузки в цикле по синусоидальному закону. Установлено, что наибольшей способностью сопротивляться контактному воздействию в условиях повторяющегося упруго-пластического деформирования при механическом неударном контактном нагружении обладает покрытие ПГ-10Н-01 с повышенным содержания хрома, бора и углерода по сравнению с ПГ-СР2, а наименьшей – композиционное покрытие ПГ-СР2 с добавкой 25 масс. % карбида титана TiC. Исследование пятен контакта методом электронной сканирующей микроскопии показало, что основным механизмом разрушения при контактно-усталостном нагружении всех исследованных покрытий является трещинообразование.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):43-51
43-51
ТРУДЫ КОНФЕРЕНЦИИ
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АВАРИЙНОГО ОБРЫВА ЛОПАТКИ ВЕНТИЛЯТОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Аннотация
Одним из критериев оценки надежности корпусов авиационных газотурбинных двигателей является их способность к удержанию оборвавшихся элементов ротора и, в первую очередь, лопаток вентилятора. В работе представлены результаты численного моделирования процессов деформирования и разрушения корпуса вентилятора газотурбинного авиадвигателя при высокоскоростном соударении с лопаткой вентилятора при ее аварийном обрыве. Верифицированы значения параметров модели Джонсона-Кука, описывающих поведение сплавов ВТ6, ОТ4 и ОТ4-0. Сравнение с экспериментальными данными показывает хорошее соответствие по остаточным скоростям вылета оборвавшейся лопатки и формам пробитых отверстий. Показано, что в зависимости от материала корпуса, его толщины и скорости обрыва лопатки существует возможность либо пробития корпуса оборвавшейся лопаткой и ее вылет за его пределы, либо локализация оборвавшейся лопатки внутри корпуса.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):52-60
52-60
ОЦЕНКА СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ РАЗРУШЕНИЯ
Аннотация
Исследована кинетика разрушения однонаправленного стеклопластика при циклическом продольном изгибе. В процессе разрушения структурное состояние композита определяется по изменениям его жёсткости и неупругости. Изменения жёсткости свидетельствует о появляющихся повреждениях, как на стадии расслоения композита, так и во время разрыва волокон. Амплитудная зависимость неупругости связана с распределением внутренних напряжений по объёму материала. Она характеризует состояние структуры материала по мере развития в нём повреждений. По изменениям этих характеристик делается вывод о стадиях процесса разрушения композита и возможностях прогнозирования его долговечности.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):61-67
61-67
РАСЧЕТ ПЛАСТИН ИЗ УПРОЧНЯЮЩЕГОСЯ МАТЕРИАЛА, РАЗНОСОПРОТИВЛЯЮЩЕГОСЯ РАСТЯЖЕНИЮ И СЖАТИЮ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ
Аннотация
Экспериментальное исследования на растяжение и сжатие образцов при T = 195 ºС из сплава АК4-1Т, вырезанных из плиты h = 45 мм показало, что сплав обладает свойством упрочнения и является разносопротивляющимся растяжению и сжатию при ползучести. По полученным экспериментальным данным определены константы для степенных зависимостей, описывающих скорости деформаций ползучести. Развита модель, основанная на «трансформированном» пространстве напряжений, учитывающая упрочнение и разносопротивляемость растяжению и сжатию материала при ползучести. Модель протестирована для задачи чистого кручения пластин из сплава АК4-1Т в предположении плоского напряженного состояния. Представлены экспериментальные данные кручения гибких пластин и расчет методом конечных элементов в геометрически нелинейной постановке с использованием констант либо только на растяжение, либо только на сжатие. Экспериментальные значения расположены посередине между соответствующими расчетными линиями, что подтверждает сложные свойства сплава, которые необходимо учитывать в расчетах.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):68-77
68-77
ВЛИЯНИЕ РАЗБРОСА ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕМЕНТОВ КОМПОЗИЦИИ НА ЭФФЕКТИВНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ МИКРОНЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
Предложен подход для численного исследования осредненных коэффициентов линейного теплового расширения многофазных композитов на основе метода статистических испытаний. Данный подход позволяет учитывать стохастическую природу композита, т.е. исследовать влияние разброса физико-математических характеристик субструктурных элементов в частности: модулей Юнга, коэффициентов Пуассона и линейного теплового расширения. При этом используемая математическая модель композита основана на принципе эффективной однородности, структурном анализе и учитывает естественные условия сопряжения (для деформаций, напряжений и температуры) на границе раздела фаз. Численные результаты для эффективных коэффициентов линейного теплового расширения композита приведены для различных структур трехфазных сред, для которых получены доверительные интервалы с заданной доверительной вероятностью. Оценено влияние стохастической природы различных характеристик субструктурных элементов на математическое ожидание коэффициентов линейного теплового расширения композита.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):78-84
78-84
ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ИЗГИБОМ В РЕЖИМЕ ПЛАСТИЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ САМОЛЕТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Аннотация
Для технологии формообразования крупногабаритных оребренных панелей рассматривается решение обратной упруго-пластической задачи расчета упреждающей формы оснастки по заданному остаточному контуру детали с учетом упругого восстановления заготовки после снятия нагрузок. Форма детали представляет собой сложную поверхность двойной кривизны, у которой зоны выпуклости соседствуют с зонами вогнутости. При формообразовании панели рёбра жёсткости находятся в условиях растяжения, сжатия и кручения. Предварительные тестовые расчёты упругопластического деформирования образцов Т–образного поперечного сечения из сплава АК4–1Т при температуре 195 °С в условиях чистого изгиба, моделирующих деформирование ребра жёсткости с присоединённой обшивкой показали удовлетворительное соответствие экспериментальным данным. Итерационный метод расчёта с использованием конечноэлементного комплекса ANSYS позволил получить достаточно близкую к практике форму поверхности детали, которая может рассматриваться, как начальное приближение при отработке технологии процесса формообразования в реальных условиях.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2014;(4):85-93
85-93