Полный текст

Абразивная разрезка материалов является одним из самых сложных видов глубокой пластической деформации металла, осуществляемой при одновременном воздействии огромных гидростатических давлений и высоких температур в широком диапазоне изменения скоростей деформации. Условия упругопластической деформации поверхностного слоя при разрезке металла весьма сложны: давление, скорость деформации металла и температура по глубине поверхностного слоя затухают, имея максимум на поверхности [1-5]. Поверхностный слой поверхности деталей после разрезки становится пластически деформированным. Степень деформации по глубине поверхностного слоя переменная и изменяется от максимального значения на поверхности до нуля на определенной глубине [6-8]. Температурные и упругопластические деформации заготовки обусловливают искажение с паза, которую она приняла бы после остывания. Действительная форма сечения паза получается с учетом упругих пластических деформаций заготовки (рис. 1). Из исследования [1] известно, что при абразивной разрезке деталей из конструкционных сталей усредненная усадка стружки по высоте характеризуется коэффициентом утолщения, равным по длине коэффициентом укорочения, равным и по ширине - коэффициентом уширения, равным что соответствует логарифмической деформации [9]: (1) где - логарифмические деформации срезаемого слоя (стружки) по осям x, y, z. Рис. 1. Деформирование сечения реза трубы под воздействием упругих пластических деформаций Деформация стружки связана примерно пропорциональной зависимостью [2], а отражением этой зависимости может служить отношение поперечной деформации к продольной, т. е. величиной коэффициента Пуассона. Для рассматриваемых условий деформирования коэффициент Пуассона может быть определен из соотношения [10-12]: (2) где - относительная поперечная деформация срезанного слоя; - относительная продольная деформация срезанного слоя. При единичной длине, ширине и толщине срезаемого слоя поперечная деформация равна изменению ширины срезаемого слоя (стружки), а выражение для ее определения имеет вид: , (3) где - уменьшение ширины срезанного слоя (стружки); - ширина срезанного слоя. Из определения уменьшения ширины срезаемого слоя имеем: (4) где - ширина срезанного слоя. В соответствии с принятыми значениями после подстановки получаем: . Выражение относительной продольной деформации имеет вид: , (5) где - увеличение толщины срезанного слоя; а - толщина срезаемого слоя. Соответственно (6) где - толщина срезаемого слоя. Учитывая значение коэффициента изменения толщины, имеем Подставив значения относительных деформаций в (2), получаем Полученное значение коэффициента Пуассона выше теоретически возможного получаемого при «классических» условиях пластического деформирования [13-15]. Учитывая скорость деформации и температуру, можно считать, что увеличение коэффициента Пуассона связано с условиями пластической деформации, отличающимися от «классических». Принимая напряжение, действующее в поперечном направлении, за единичное в соответствии с величиной коэффициента Пуассона имеем: , (7) где и - главные напряжения по осям у и z; - предел текучести обрабатываемого при данных условиях материала. Так как деформация наблюдается и в направлении оси х, то согласно теории малых упругопластических деформаций имеем: , (8) где - главное напряжение по оси х. Учитывая относительную монотонность процесса деформации срезаемого слоя, можно в первом приближении считать напряженное состояние в локальной зоне сдвига, отвечающее простому нагружению [2], и использовать известную зависимость для вычисления потенциальной энергии изменения формы при пластическом деформировании срезаемого слоя [2]: (9) где - модуль сдвига разрезаемого материала; V - деформируемый объем. Деформируемый объем выразим через параметры режимов резания: (10) где - длина пути, пройденного режущим инструментом по разрезанной поверхности. Согласно теории малых упругопластических деформаций зависимость модуля сдвига от напряжений и деформаций имеет вид [2]: , (11) где - интенсивность напряжений; - интенсивность деформаций. Подставив значения главных напряжений в уравнение интенсивности напряжений [2; 21], имеем: (12) После подстановки и решения уравнения интенсивности деформаций [2] получаем: (13) Подстановка и решение уравнения (12) дает: . (14) После подстановки и решения уравнения (9) имеем: . (15) Потенциальную энергию пластического деформирования срезаемого слоя выразим через работу внешних сил по теореме Клайперона: (16) Выражение работы пластического деформирования срезаемого слоя через внешнюю силу имеет вид [16-20]: . (17) Подстановка и решение уравнений (15), (16) и (17) дает: . (18) Полученная зависимость не учитывает работу трения и изменение предела текучести обрабатываемого материала и служит для приближенной оценки энергоемкости пластической деформации срезаемого слоя [23-25]. Выражая энергоемкость через напряжения сдвига и учитывая, что , (19) где - напряжения сдвига, получаем: (20) Выражение (20) идентично выражению силы сдвига, полученной по другой методике Л.Н. Филимоновым [9], для описания процесса пластической деформации стружки при угле сдвига, равном Полученное выражение энергоемкости пластической деформации стружки находится в удовлетворительной корреляции с зависимостями, выявленными другими исследователями и может быть рекомендовано для определения динамических характеристик процесса абразивной разрезки.

Об авторах

Е. А Левченко

Севастопольский государственный университет

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 126

PDF (Russian) - 54

Ссылки

• Ссылки не определены.