Главная | Обратная связь

И РЕЛАКСАЦИИ ИХ В ДЕТАЛЯХ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ

МЕТОДОМ ПРОФИЛИРОВАННОЙ КООРДИНАТНОЙ СЕТКИ [4]

Качественные характеристики машин и механизмов — надежность, долговечность, безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость — в значительной мере зависят от физико-механических и физико-химических свойств материалов, регламентирующих прочность - одно из основных требований, предъявляемых к конструкции деталей. Преимуществом метода следует считать:

1 неразрушающий контроль качества;

2 возможность определения напряжений в деталях сложной формы на ограни­ченных участках поверхности, например галтелях валов, выкружках зубчатых колес, т. е. в тех зонах, где имеется концентрация напряжений;

3 возможность с высокой точностью рассчитывать параметры напряженно-деформированного состояния в любой точке контура детали;

4 возможность прогнозировать упругие и неупругие свойства металла.

 

 

Оригинальность разработанного метода состоит в том, что в качестве коорди­натной сетки при испытании используют элементы конструкции детали, имеющие определенное функциональное назначение в условиях эксплуатации.

В качестве координатной сетки могут быть приняты рабочие элементы дета­ли, несущие основную нагрузку и спрофилированные по кривым, имеющим самую разнообразную форму.

При точном изготовлении спирали график ошибок, шага профиля аппроксимирует­ся прямой линией.

После приложения консольной нагрузки к рабочей поверхности витка спирали осуществляют повторную запись спирали. Сравнивая оба графика, определяют отклоне­ния параметров кривых — шага и профиля спирали, вызванные приложением нагрузки, и по величине этих отклонений и времени между моментом снятия нагрузки и повторным измерением судят о релаксационных свойствах материала.

Результаты измерений интерпретируются в виде непрерывных функции х (дефор­мационных кривых).

Анализируя протекание отображающей функции — кривой x(t), судят о напря­женно-деформированном состоянии детали.

Аппроксимация деформационных кривых может быть выполнена путем разложе­ния в ряд по тригонометрическим функциям (ряд Фурье), полиномам Лежандра, Чебыше-ва, Эрмита.

Представление деформационной кривой x(t) на участке t₀ t< \\ с помощью рядов Фурье дает возможность использовать коэффициенты разложения функции для опреде­ления параметров напряженно-деформированного состояния детали, например лога­рифмического декремента, описывающего в этом исследовании влияние ОН на затухание колебаний.

Структурная схема измерений методом профилированной координатной сетки включает датчик, преобразователь, усилитель, регистратор, ЭВМ.

Результаты исследования поведения деформационных кривых в цикле вос­становления имеют качественную информативную ценность, так как они отражают напряженно-деформированное состояние всего тела и не абстрагированы от реаль­ного строения металла.

Диагностическое значение имеют также результаты измерения во времени фикси­рованных (характерных) на детали точек, в которых вследствие высокого градиента на­пряжений, вызванного рабочими и ОН, возникает движение дислокации, ведущее к РОН. В этом случае получают информацию о напряженно-деформированном состоянии микроэлемента объема детали.

Метод профилированной координатной сетки для определения ОН и РОН внедрен на одном из машиностроительных заводов.

Механическое разрушение, или нарушение сплошности, коррелирует от остаточ­ных напряжений (ОН), которые существуют и самоуравновешиваются внутри материала при отсутствии нагрузок или изменений температур. В результате сдвигодислокационных и диффузионных процессов ОН релаксируют. Релаксация остаточных напряжений (РОН) развивается во времени к устойчивому равновесному состоянию. РОН вызывает измене­ние геометрической формы и размеров детали. Интенсивность РОН зависит от влияния внешних возмущающих факторов: внешней нагрузки и температуры. ОН и РОН влияют неоднозначно на физико-механические и физико-химические свойства материалов. Так, сжимающие ОН, возникающие в процессе наклепа поверхности детали, увеличивают ее усталостную прочность на 30%.

.

Релаксационные процессы, протекающие в материале деталей кулачкового спи­рально-реечного механизма токарного патрона, не только влияют на отклонение разме­ров, форм и расположение обработанных в патроне поверхностей заготовки, но и изме­няют характер сопряжении деталей самого приспособления, работающего в условиях ста­тических, динамических и циклических нагрузок при нормальной и повышенной темпе­ратурах. В результате постоянных микросмещений деталей патрона изменяется также си­ла зажима заготовки.

 

Рис.1

Релаксация остаточных напряжений, обратное упругое последействие материала кулачкового механизма исследуются с помощью метода профилированной координатной сетки, заключающегося в том, что на стенде записывается до нагружения теоретический профиль образца по периметру поперечного сечения в виде профилограммы-свидетеля, а затем после нагружения записывается деформационная профилограмма, характеризуемая деформацией упругого последействия.

Принципиальная схема (Рис. 1) для исследования релаксации остаточных напряжений и обратного упругого последействия представляет собой измерительную машину, состоящую из измерительной планки с которой снимается профилограмма с помощью измерительной головки датчика и записывается в виде развертки. К измерительной планке плотно прилегает профиль измеряемого кулачка посредством ролика. Сущность метода заключается в сравнении двух профилограмм - до и после нагружения детали. Профилограмма строится в зависимости от угла поворота кулачка. Для точного определения упругой деформации на измерительной планке нанесена метка, положение которой на профилограмме и определяет степень деформации профиля кулачка.

По величине Н судят о релаксации остаточных напряжений и обратном упругом последействии. В связи с прохождением в материале образца упругого последействия геометрия образца в поперечном направлении постоянно изменяется.

Нагружение кулачка осуществляется на планке, расположенной рядом с измерительной, в течение времени, необходимого для прохождения в материале прямого упругого последействия (при испытаниях — в пределах 10-15 мин.). С помощью деформационных графиков ис­следуется обратное упругое последействие, развивающееся во времени в направлении к равновесному состоянию. Обратное упругое последействие, заключающееся в постепен­ном снятии приращения деформации после удаления нагрузки - силы N оказывает прямое влияние на изменение пространственного положения образца.