3238

технологически труднодоступных поверхностей лопаточных машин, разработана типовая технологическая документация, что позволит дополнить базу данных технологии машиностроения по разделу от- делочно-упрочняющей обработки гранулированной средой.

Литература

1.Основы трибологии (трение, износ, смазка) / А. В. Чичинадзе, Э. Д. Браун, Н.А. Буше и др. – М.: Машиностроение, 2001. – 664 с.

2.Ребиндер П. А. Электрокинетические свойства капиллярных систем / П. А. Ребиндер. – М.: Машиностроение, 1956. – 264 с.

3.Сухочев Г.А. Управление качеством изделий, работающих в экстремальных условиях при нестационарных воздействиях / Г. А. Сухочев. – М.: «Машиностроение», 2004. – 287 с.

4.Повышение усталостной прочности поверхностей сложного профиля / Г. А. Сухочев, В. П. Смоленцев, Н. К. Мешков, В. А. Пожидаев // Наука производству. – 1999. – № 10. – С. 47–48.

5.Патент RU 2173627 C2, МПК 7 В 24 В 31/06. Способ вибрационной обработки / Г.А. Сухочев, А.В. Бондарь, А. В. Левченко // Открытия. Изобретения. – 2001. – № 26.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.9.047

И.А. Чечета, В.В. Чернышова, В.А. Сай

РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ НА ПРОЧНОСТЬ

Ключевые слова: статические испытания на прочность, истинная относительная деформация, коэффициент усадки

Проанализирован прием повышения точности статических испытаний материалов на прочность

20

В случаях внешнего силового воздействия на конструкционный материал необходимо заранее знать степень способности материала противостоять этому воздействию. Противостояние материала сопровождается появлением в нем напряжений и деформаций. При этом под напряжением понимают величину силы, приходящейся на величину площади. Что касается деформации, то в практике машиностроения различают [1,2]:

а) абсолютную деформацию, представляющую собой величину, например, фактического удлинения (или укорочения) исследуемого размера 0 ;

б) относительную деформацию – это отношение в виде

в) истинную относительную деформацию , исчисляемую в

здесь абсолютную деформацию d делят на текущее значение размера . После интегрирования в пределах от 0 (начальная высота деформированного объема) до (конечная высота деформированного объема) уравнение (2) приводится к виду:

Из уравнения следует, что числовой результат расчета по уравнениям (1) и (4) практически одинаков только в случае, когда 0,1 Кроме того, предпочтение использованию истинной относительной степени деформации ε обусловлено тем, что она обладает свойством аддитивности (это свойство величин, состоящее в том, значение величины , соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин его частей при любой разбивке объекта на части). В свою очередь, истинные относительные деформации, предопределяемые

21

изменениями линейных размеров, при растяжении и сжатии являются эквивалентными по упрочняющему эффекту.

Тем не менее, в сложившейся практике машиностроения для оценки работоспособности металлов и сплавов кривые упрочнения, формируемые по результатам статических испытаний материалов на

расчеты введен так называемый коэффициент запаса прочности за счет увеличения массы изготовленных изделий. То есть, заведомо повышают собственный (сухой) вес механизмов и машин. При этом известна истина: чем больше собственный вес летательного аппарата, тем меньше груза такой аппарат возьмет себе на борт.

Входящее в уравнение (3) отношение высоты 0 / пред-

Уравнение (6) свидетельствует о том, что в случае, когда шкала деформации имеющейся кривой упрочнения проградуирована в величинах истинной относительной деформации (ε), то величина усадки непосредственно вычисляется на сновании этой шкалы.

В частном случае при анализе процесса резания металлов [3] в качестве главной составляющей силы резания принимают силу сж

, обеспечивающую усадку стружки и перпендикулярно направленную к плоскости сдвига срезаемой стружки.

При этом

сж t V0 / , (7)

где t −предел прочностиматериала; V0 tS 0 −объем материа-

ла, подлежащего пластическому деформированию; t - глубина резания;S – подача.

В итоге уравнение (7) получает вид:

22

С учетом угла , координирующего положение плоскости сдвига в очаге резания, проекция вектора сж предопределяет силу резания:

На основании геометрических построений И.А. Тиме установил связь между коэффициентом , углом наклона плоскости сдвига и передним углом резца:

деформации для построения графика кривой упрочнения используемых материалов.

Литература

1. Чечета И.А. Резани материалов: учеб. пос. / И.А. Чечета В.И. Гунин, О.Н. Кириллов; под редакцией И.А. Чечеты – Воронеж: ВГТУ.2005.169 с.

2.Чечета И.А. Технологические процессы в машиностроении. Исходные параметры и определения: учеб. собие / И.А. Чечета. – Воронеж: ВГТУ. 2012. 201 с.

3.Патент RU 2538068 C2. Способ определения силы резания

/И.А. Чечета, А.Е. Чечета. Заявка 201212440 от 13.06.2012. Опублик. 10.01.2015. Бюл. № 1. ВГТУ.

Воронежский государственный технический университет

23

УДК 621.9.047

И.А. Чечета, А.А. Корнев, В.А. Сай

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ШТАМПОВКИ НА ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МОЛОТАХ

Ключевые слова: скорость удара, деформирование, динамическое напряжение

Сопоставлены результаты аналитического расчета и экспериментальных проверок

При выборе технологических параметров высокоскоростной штамповки целесообразно исходить из выявленной зависимости между удельной энергией eуд и истинной относительной деформацией

. Значимость понятия « удельная энергия» предопределяется тем, что

где E 0,5Mv02 - номинальная энергия удара; V - объем пластиче-

ски деформируемой массы. В результате по величине eуд легко вы-

бирать минимально необходимое количество энергии, достаточной для выявления предельной возможности деформируемого материала сопротивляться деформирующей силе удара. С другой стороны – удельная энергия физически связана с сопротивлением материала, которое предопределяется величиной напряжения

представляющий собой элементарный вектор и являющимся структурным элементом возникающего в материале силового поля. Суммарный вектор этого поля эквивалентен вектору внешней деформирующей силы P удара. Значительная экспериментальная работа по выявлению указанной зависимости выполнена в ЭНИКМАШе 1 .

Анализ экспериментальных зависимостей eуд f e (с учетом

уравнения 1 , показывает, что сопротивление деформации при высокоскоростной штамповке является постоянной величиной и пред-

24

ставляет собой динамический предел текучести. Уравнение (2) по-

лучено на основании утверждения, что деформируемый материал ведет себя как идеальное жестко пластическое тело 2 . То есть, принято во внимание, что высокоскоростной удар не сопровождается упрочнением деформируемого материала из-за двух факторов: очень короткий удар (сотые доли секунды) и резко возрастающая темпера-

тура из-за внутреннего трения в локальном очаге деформирования

3 .

Известно, это условие применимо в случае анализа ударного деформирования материалов, как в горячем, так и в холодном состоянии.

Имеется в виду те материалы и сплавы, у которых при динамике диаграмма «напряжение-деформация» характеризуется тем, что при холодном деформировании (за пределом текучести) напряжение в значительном диапазоне изменения пластической деформации остается постоянным. Это характерно для таких материалов как чистое железо, свинец, мягкая сталь (0,21% углерода), высокопрочные

алюминиевые сплавы, некоторые титановые сплавы и др. 4 .

Таким образом, наличие экспериментальной зависимости между удельной энергией eуд и истинной относительной деформации

является основой для вычисления динамического предела текучести. Результаты вычислений по аналитическому уравнению (2) с применением экспериментально полученных значений eуд , взятых из ра-

боты 1 , дают возможность сформировать сведения о характере изменения в зависимости температуры деформирования и скорости удара. Вычисленные значения были, в свою очередь, сопостави-

мы с экспериментальными данными 1 по определению максимальных напряжений, возникающих в процессе осадки образцов. Результаты сопоставления показаны на графиках (рис.), где прямые линии графиков проведены в соответствии с теоретическим расчетом по уравнению (2), а вдоль прямых расположены точки, обозначающие экспериментально найденные значения напряжений (из работы 1 ). Наблюдающееся некоторое расхождение между экспериментом и расчетом в основном предопределено следующей причиной: в теоре-

25

Литература

1.Согришин Ю.П. Технологические возможности и пластичность металлов в условиях высокоскоростной штамповки / Ю.П. Согришин, Н.Ф. Кобяковский, А.В. Попов, В.Я. Мороз. Сб. «Высокоскоростная объемная штамповка». Вы. 21. – Машиностроение. 1969. С. 9 26.

2.Чечета И.А. Уточнение ряда технологических параметров высокоскоростной обработки / И.А. Чечета, В.А. Сай. – Воронеж: ВГТУ 1981. – 43 с.

3.Чечета И.А, Выделение тепла при пластическом деформировании под действием удара. Сб. «Системные проблемы надежности». Материалы междун. конф., ч. 2, т. 2 –М.: Энергоатомиздат, 2007. С. 26 27.

4.Орленко Л.П. Поведение материалов при интенсивных динамических нагрузках./ Л.П. Орленко. – М.: Машиностроение. 1964.

–241 с.

5.Чечета И.А. Исследование исходных предпосылок для выбора величины деформирующей силы / И.А. Чечета – Воронеж: Вестник ВГТУ. Том 11, № 4. 2015. –С. 4 7.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.9.048.4

С.О. Сизоненко

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ

ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, электродинструмент, покрытие, электросопротивление, износостойкость, производительность

Рассмотрены требования, предъявляемые к электродаминструментам, влияние электропроводных покрытий на электросопротивление и износостойкость электродов

27

Развитие электроэрозионного метода обработки сдерживается недостаточной износостойкостью или дороговизной и сложностью изготовления электродов-инструментов. Разработка новых технологических процессов создания эрозионностойких материалов, обладающих низкой стоимостью, представляет собой весьма важную задачу и имеет большое экономическое значение.

На качество и производительность электроэрозионной обработки большое влияние оказывает материал электрода, который выбирается в соответствии со свойствами обрабатываемого материала и требованиями к обработке поверхности. Основными материалами для изготовления электрод-инструмента (ЭИ) являются графит, медь и ее сплавы, а также композиционные материалы Электродные материалы на основе меди составляют основную часть применяемых металлических материалов. Наиболее часто используется электролитическая медь М1 и М2, имеющая высокую электро- и теплопроводность. Применение ЭИ из меди МП-15 с пористой структурой (15% пор) позволяет при обработке импульсами прямоугольной формы до 1,5 раз по сравнению с ЭИ из меди M1 повысить скорость съема материала детали, стойкость ЭИ также возрастает. Латунь ЛС-59-1 имеет ограниченное применение при ЭЭО закрытых полостей вследствие ее пониженной до 1,5-3 раз эрозионной стойкости по сравнению с медью.

При обработке твердых сплавов и тугоплавких материалов на основе вольфрама, молибдена и ряда других материалов широко применяют ЭИ из композиционных материалов, так как при использовании графитовых ЭИ не обеспечивается высокая производительность из-за низкой стабильности электроэрозионного процесса, а ЭИ из меди имеют большой износ, достигающий десятка процентов, и высокую стоимость [1]. Наиболее предпочтительными для удовлетворения требований к ЭИ являются композиционные материалы типа псевдосплавов.

28

Для сравнения износостойкости разных электродовинструментов были рассмотрены инструменты из стали 30ХГСА и латуни ЛС 59-1 с медным покрытием и без покрытия на поверхности. При ЭЭО износ электродов из стали 30ХГСА с покрытием и без меньше, чем у электродов из латуни. Более высокая износостойкость стальных электродов может быть связана с более высокой температурой плавления стали. Износостойкость и стального, и латунного электродов с покрытием из меди выше, чем у этих же электродов без покрытия. Нанесение электропроводящего медного покрытия методом термического испарения в вакууме на стальной электродинструмент понижает относительный износ в 1,5 раза, на латунный – на 15 %. При измерении электросопротивления происходит повышение значения электросопротивления при увеличении объема тугоплавкой фазы, обладающей высоким значением электросопротивления по сравнению с медью. Увеличение количества добавок с высоким электросопротивлением и одновременно рост пористости приводят к увеличению удельного электросопротивления композиционного материала. Оба фактора – пористость и электросопротивление оказывают влияние на относительный износ электрода: чем больше пористость и электросопротивление композиционного материала, тем больше износ.

Наилучшей износостойкостью обладают электроды системы Cu–Cr. В отличие от молибдена, взаимодействие хрома с кислородом протекает сначала довольно активно, затем резко замедляется благодаря образованию на поверхности металла оксидной пленки, которая разрушается при 1200 °С. В системах с хромом и вольфрамом относительный износ незначительно зависит от концентрации тугоплавкой фазы. Очевидно, повышенная пористость материалов с высокой концентрацией тугоплавкого металла не позволяет реализовать их преимущества. Наилучшей производительностью обладают электроды системы Сu–W, так как к черновым режимам обработки предъ-

29