Способ определения эпюры напряжений в деталях, обработанных поверхностным наклепом

О БИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ 8нный институт асатк нский ЭПЮРЫ НАПРЯАНН 1 Х ПОБЕРХГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 4654073/2823,02.8915,05.91. Бнп. МКазанский авиацио(57)лю наизобрределгаетс Изобретение относится к контропряжений в деталях машин. Цельетения - повышение точности опения эпюры напряжений - достия за счет соблюдения одинаковых Изобретение относится к контролю напряжений в деталях машин.Цель изобретения - повышение точности определения эпюры напряжений за счет соблюдения одинаковых условий при обработке поверхностей детали и контрольной пластины.На фиг. изображена схема закреп" леиия контрольной пластины; на фиг.2- графики максимально допустимого радиуса кривизны упругого изгиба пластины в зависимости от ее толщины; на фиг.3 - эпюрынормальньи напряжений в плоскости по сечению пластины; на фиг.4 - эпюры нормальных напряжений в плоскости по толщине пластически деформированного слоя пластины и дета,эзОи,36 Я 2 ДЬ А 1 2условий при обработке поверхностей детали и контрольной пластины. Контрольные пластины, изготовленные из мате- риала детали, перед обработкой наклепом изгибают и закрепляют на жестких оправках до кривизны максимально допустимого упругого изгиба, а после обработки поверхностным пластическим деформированием определяют эпюру остаточных напряжений, например, послойным травлением, в контрольной пластине с наименьшей положительной разностью между созданной предварительным изгибом и оставшейся после обработки поверхностным наклепом и раскрепления кривизной. 4 ил. Способ осразом.Контрольные пластины(фиг.) различной толщины (например, 1, 2, 4, 6 мм) изгибант на жесткой оправке 2, имеющей радиус кривизны К и визГтаком положении закрепляют винтами 3. Затем свободную (выпуклун) сторону каждой пластины обрабатывают заданным способом ППД на режимах обработки поверхностей детали. 11 осле наклепа пластины раскреплянт и снимают с оправок. Пластину, имеющую наименьшую положительную разность между кривизной, созданной предварительным изгибом и оставшейся после обработки Ш 1 Д и раскрепления,. подвергают исследованию на остаточные напряжения.По эпюре остаточных напряжений. в контрольной пластине судят о напряжениях, вносимых поверхностным наклепом в упрочняеиые поверхности дета 5 ли,Максимальная кривизна упругого изгиба определяется по формуле иЪг =1 Ии г, где Киэ- радиус кривизны изгиба, на который предварительно из гибают контрольную пластину 1 и по которому изготавливают оправку 2 (фиг.1).Иэ гипотезы глоских сечений и условия равенства деформации на наибо лее нагруженных волокнах пределу упругости материала вытекает2 ЕрЖ С 1)ИЗг К Нгде Я - деформация предела упругос 20ти материалаН - толщина пластины.Величина Я при линейно-степен 5ной аппроксимации кривой упрочнения материала определяется следующии обйразом.п, 1-Ии.Р) где Еиэ Кп - пРиведенные модУли УПРОЧ нения на линейном и нелинейном участках зависимостии напряжений от деформаций,:и - показатель степени упроч пения материала на нелинейном участке зависимости.При цилиндрическом изгибе пластиныЕ 2 1+и 40Р)и - 1-р л ртгде Е, К - модуль. упругости и модульупрочпения зависимости 6 Яодноосного растяжения; 4511 - коэффициент Пуансона.Предварительный изгиб па максимально возможную кривизну упругого изгиба обусловлен следующим; чель больше кривизна, тем плотнее пластина прижата к оправке, Однако при кривизне превы" шающей упругую, на погрешность последующего определения остаточных напряжений в пластине оказывает влияние зона пластических деформаций сжатия на вогнутой стороне пластины. Поэтому предварительный изгиб должен быть наибольшим, но в пределах упругих деформаций. Иэ уравнения (1) следует, что наибольшая кривизна упругого изгиба зависит от толщины пластины. В качестве примера на фиг.2 построены графики Ки = Е(Н) для материалов Д 1 бТ, В 95 Т, ЗОХГСНА.Таким образом, для каждой из толщин конкретного материала должна быть своя оправка, спрофнлированная на со" ответствующий радиус кривизны Кзг. Набор толщин,контрольных пластин и оправок объясняется тем, что процессы1 ПЩ могут быть как малой интенсивности, так и большой. Дпя процессов ППЦс малой интенсивностью или на "мягких"режимах более "чувствительными" являются тонкие пластины, а для процессовП 11 с большой интенсивностью необходимы более толстые контрольные пластиныПлотное прилегание контрольной пластины к оправке обеспечивает необходимую упругость удара по ее поверхности обрабатывающими телами. Причем эта упругость сохраняется до момента образования зазора между контрольной пластиной и оправкой. При закреплении плас.ины этот зазор практически невозможно зафиксировать. Поэтому его отсутствие контролируется по изменению кривизны пластины после ее раскрепленпя, Если пластина после раскрепления разгибается, то при обработке было плотное прилегание, а если догибается (кривизна увеличивается) то плотного прилегания не было. Однако и слишком большой разгиб нежела" телен, так как снижает чувствитель" ность предлагаемого способа. Наиболее благоприятным будет случай, когда после раскрепления пластина разги".бается, но весьма мало, Практическидля любого способа ППД при любых режимах его осуществления бывает достаточно двух, максимум трех комплектов оправок и пластин, После обработки для того из комплектов, где разгиб пластины наименьший, и производится дальнейший анализ.Помимо повышения упругости удара, предварительный изгиб увеличивает и соответствие эпюр напряженного состояния, вносимого наклепом, с эпюрой остаточных напряжений в контрольной пластине. Это объясняется следующим,При изгибе возникает эпюра иапряжений по сечению пластины (фиг.За)ксторая уравновешивается моментом в1649245 ЬНт.12 20 заделе ее концов. Обработка ПЛД не- нагруженной пластины с такой же поних сил М, ; и единичной внутреннейсилой (Р/Ь) следующим соотношениями: 5, 11 г МостМгу( )4Е10 где Е 11= в " - приведенный модуль упругости пластины, деФормируемой поверхностным наклепом;- момент инерции сечения(Ь - ширина: Н - толщина);й - толцина пластически деНЬФормированного слоя,которая определяетсяпо эпюре остаточныхнапряжений (по точкеперехода сжимаюцихостаточных напряженийв растягиваюцие),Из уравнений (4) находимР 4 Е . Н 2 Н(-) - --( - ) -(5)Ъ аст 3 1-ц а Н" Уравнение (5) является контрольнымдля эпюры остаточных напряжений в исследуемой пластине. Равнодействующая(Р/Ь)эсп эпюры остаточных напряже (Ь)эксп 1 (ахает (2) 12 (о)(И рл 1должна быть равна величине (Р/Ь)ос,Если нх значения получаются разными,то определяют коэФФициент С=(Р/Ь) ост / 0 /(Р/Ь)эксп е корректирующий экспериментально построенную эпюру остаточныхнапряжений.Уравнение (5,1 определяет равнодействующую внутренних сил в пластичес ки деФормированных слоях, найденнуюпо конечной Форме пластины. Установимэту равнодействующую по составляющимактивного нагружения контрольной пластины. Как известно, внутренние силы 50 при обработке П 11 Д Формируются напряжениями, вносимыми и снижаемыми наклепом. В данном случае снимаемые напряжения - это напряжения, созцан"ные предварительным изгибом. Единич ные внутренние силы, вносимые (Р/Ъ),щ 1и снимаеьыме АР/Ь поверхностным наклепом, дают моменты (М/Ь) пп иЙМ/Ь определяемые следуюцими соотно 1шениями:(8) после интегрирования второго из 1 Оуравнений (7) найдем Р ЕН Г 4 Н 2(9) 15 1 эычцсленнос по уравнению (9) значе 11 ие (Р/1 э), 1 сопоставляют с откорректцрованцоц эавцодействунэщей оста" точных цапэяжецил (Р/Ь) л цахОДЯт ИО правочЕеетц коэФФ 1 Щ 11 ент К = (Р/Ь) пяд / сР/2) с учетом которого эксяйеримее:2 аль 11 Ую эпюРУ Ьс, (Е) (первеей гра-. е 1 ик ца Фхег,4) пе 1 эестраивают в эпюру С пдл (Е) (второй граФик на Фиг.4). , Коэфри 15 иецт К является как, бы маситабом пеОестэоец 1151 этих г 12 афиков1 ри чемФормула изобретения. ЗО Способ определения зпюры напряжений в дета 51 ях, обработанных поверхностным цаклспом включающий обработку одной стороны контрольной пластц 1 еы, изготовленной цз материала де тали, ца режимах обработки поверхностей детали, и определение напряжений в детали цо стреле прогиба после обработки и остаточным напряженичм в контрольной пластине, о т л и ч а - О ю щ и й с я тем, что, с целью повы, шения точности определения эпюры напряжений за счет Соблюдения одинаковых условцц прц обработке поверхностей детали и контрольной пластины, ис пользуют набор контрольных пластин различной толщины, до обработки их изгибают и закрепляют на жестких оправках до кривизеЕы максимально допустимогоупругого изгиба, обработке 1 подвергают выпуклую сторону контрольной пластины, после чего выбирают контрольную, пластину с цаименЕщей положительной разностью между созданной предварительным изгибом и оставщейся после обработки и раскреплении кривизной, экспериментально определяют эпюру остаточных напряжений в пластине и равнодействующую этой эпюры (Р/Ь)1 д, равнодействующую внутренних сил (Р/Ь) 4 от поверхностного наклепа определяют по ФормулеКН Г 4 Н(Р/Ь) ( )ппд (1-/ц) (Н) :э а 11ЕЕЕэл ЖИзге и (Н 2(+51,5).пл ./ ф . где (Р/Ь),- равнодействующая внутрецних сил, вносимых;в пластину поверхностным наклепом, кг/мм;Е - модуль упругости материала пластины, кг/мм;Н - толщина контрольнойпластины, мм;1 Я - коэФФиээиент 11 уансона;Ь - толщина пластинески деплФормированного слоя, ммдГ - стрела прогиба контроль"ной пластины,мм;а, - база измерения стрелыпрогиба контрольной плаСэИЦЫф МЕЕМ иэ" кривизна предварительного изгиба контрольнойпластины, /мм, а эпюру напряжений в детали определяют с учетом соотцопеения (Р 7 Ь)/ Р/ЬкСоставитель И.Проскуринаактор Е,Копча Техред А.Кравчук Корректор М. Самборская СССР ул. Гагарина, 10 1 11оизводственно-издательский комбинат Патент , г. Ужг Заказ511 Тираж 389 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5