2.2.2. Остаточные деформации

Остаточные деформации детали проявляются в виде отклонения оси от прямолинейности или какой-либо другой формы, а так же в закручивании, растяжении - сжатии детали, то есть в проявлении так называемой пространственной погрешности (рис. 4,в). В большинстве случаев точность изделий зависит остаточных деформаций изгиба.

Причины образования остаточных деформаций изгиба:

1. Несимметричное распределение относительно оси детали эпюры начальных напряжений.

2. Изменение упруго - напряженного состояния детали, которое возникает либо перед обработкой в результате закрепления детали, либо во время обработки, в результате воздействия на нее технологической оснастки.

Несимметричное распределение относительно оси детали начальных напряжений обусловлено:

1. Асимметричной обработкой, связанной с удалением неравномерного технологического припуска по контуру поперечного сечения цилиндрической детали, например, фрезерованием лысок, шпоночных пазов и т. д.

2. Асимметричной обработкой, не связанной с удалением материала, например, несимметричной наплавкой, сваркой, наклепом и нанесением неравномерного по контуру поперечного сечения покрытия.

Образование остаточных деформаций в результате изменения упруго - напряженного состояния детали рассмотрим на следующем примере.

Нежесткую деталь без остаточных деформаций изгиба перед термической обработкой горизонтально устанавливают в муфельной печи. Под действием собственного веса она прогибается на величинуf₁(рис. 17).

Рис. 17 Схема деформации детали при термической обработке

Упругий изгиб детали формирует в поперечном сечении эпюру напряжений с угловым коэффициентом наклона (рис. 18,а):

(15)

где E– модуль упругости обрабатываемого материала;L– длина детали.

В таком упруго-напряженном состоянии деталь подвергается термической обработке, например закалке. В процессе термической обработки происходят структурно-фазовые превращения в материале, которые изменяют напряженное состояние детали. Изменение напряженного состояния можно интерпретировать как уменьшение углового коэффициента наклона эпюры (рис. 18,б):

(16)

где М_к.п.– модуль кинетической пластичности, характеризующий изменение физико-механических свойств материала в результате структурно-фазовых превращений.

Величина разгрузочных напряжений, то есть возникающих после термической обработки, определяется как

_разг = b₁ r (17)

Врезультате уменьшения изгибающего момента от разгрузочных напряжений деталь после обработки не вернется в исходное положение, а будет иметь некоторую остаточную деформацию изгибаf₁(рис. 21).

а) б)

Рис. 18 Схемы распределения напряжений : а)до термической обработки;б)после термической обработки.

Очевидно, что первая причина образования остаточных деформацийявляется доминирующей и тем самым определяет величину и характер изменения пространственной погрешности. Однако может оказаться и так, что обе причины достаточно сильно влияют на неравномерность изменения напряженного состояния заготовки и образованиетехнологических остаточных деформаций. В этом случае значительно усложняется прогнозирование.