МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра «Ракетные двигатели»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению практических работ по дисциплинам «Технология производства авиационных и ракетных двигателей» и «Технология изготовления деталей и сборка жидкостных ракетных двигателей» для студентов специальности 160700.65, 24.05.02 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» очной формы обучения
Воронеж 2015
Составители: канд. техн. наук Н.Д. Беслик
д-р техн. наук, проф. Ю.Р. Копылов лаб.-исслед. А.А. Пригожин
УДК 621.9.04
Методические указания к выполнению практических работ по дисциплинам «Технология изготовления деталей и сборка жидкостных ракетных двигателей» и «Технология изготовления деталей и сборка жидкостных ракетных двигателей» специальности 160700.65, 24.05.02 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» очной формы обучения / ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет"; сост. Н.Д. Беслик, Ю.Р. Копылов, А.А. Пригожин. Воронеж, 2015. 33 с.
В методических указаниях рассматривается анализ влияния на параметры шероховатости и волнистости лезвийной, абразивной и упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием, а также на формирование наклепа, технологических растягивающих и сжимающих остаточных напряжений первого рода.
Библиогр.: 11 назв. Ил. 12.
Рецензент: д-р техн. наук, проф. Г.А. Сухочев Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук
проф. B.C. Рачук
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета.
© ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет", 2015
ВВЕДЕНИЕ
Изменение усталостной прочности от высотного параметра шероховатости зависит от вида обработки. Наименьшее снижение усталостной прочности происходит при полировании, когда Ra=2-3 мкм. При черновом точение и фрезеровании (Ra=50-10 мкм) снижение усталостной прочности наиболее значительное. Влияние шероховатости на усталость металла оценивается с помощью коэффициента концентрации напряжений. При механической обработке коэффициент концентрации равен 1,5–2,5, при шлифовании 1,25 мкм коэффициенты концентрации соответственно равен 1,2–1,6. Усталостная прочность зависит не только от высоты неровностей, но и от радиусов выступов и впадин, угла наклона профиля и шага микронеровностей.
Влияние наклепа на усталость имеет сложный характер [2]. Доля влияния поверхностного наклепа в повышении усталости при изгибе с вращением после механического упрочнения гладких стальных образцов, при большом запасе прочности (более двух), составляет 65–75 %, доля влияния сжимающих остаточных напряжений составляет 35–25 %. Поверхностный наклеп повышает выносливость аустенитных сталей при температуре нагрева 600–750 °С на 11–33 % [44] и зависит от базы испытания. Изменение сопротивления усталости при поверхностном наклепе обусловливается также остаточными напряжениями. Влияние каждого из этих факторов обусловливается степенью и градиентом наклепа, остаточными напряжениями, температурой испытаний и другими факторами. Для каждого металла и температуры испытания существует определенная степень наклепа, которая обеспечивает в определенных условиях максимальную прочность его при циклическом нагружении.
Всвязи с изложенным очевидна актуальность изучения
ианализа влияния лезвийной, абразивной и упрочняющей обработки на параметры шероховатости и наклепа.
Остаточные макронапряжения влияют на сопротивление упругой и пластической деформации, на сопротивление разрушению. Зарождение очага разрушения начинается в субмикроскопических объемах и зависит не только от механических свойств материала и внешних нагрузок, но и от вида и величины технологических напряжений, состояния поверхностей, действия коррозионной среды, микроструктурных дефектов, масштабного фактора и других факторов. Технологические остаточные напряжения по физической сущности не отличаются от эксплуатационных напряжений.
В области упругих напряжений, при их величине ниже предела текучести, составляющие технологических и эксплуатационных напряжений складываются алгебраически, в соответствии с принципом алгебраической суперпозиции. При напряжениях ниже предела текучести – деформации, вызванные действием внешней нагрузки, не зависят от остаточных технологических напряжений. В условиях циклического силового воздействия, если результирующее напряжение от совместного воздействия технологических и эксплуатационных остаточных напряжений не превышают предела упругости, то они алгебраически суммируются, снижают запас прочности в упругой области деформаций материала.
Если при упругопластической деформации исключается возможность перераспределения пластического течения из-за конструкторских концентраторов в виде галтелей, отверстий и др., и из-за технологических концентраторов в виде прижёгов, наклепа и др., то в этих условиях взаимодействие технологических остаточных и эксплуатационных остаточных напряжений будет снижать реальный запас прочности материала, способствовать возникновению и развитию усталостных трещин и разрушению изделия.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1 «ВЛИЯНИЕ ЛЕЗВИЙНОЙ, АБРАЗИВНОЙ И УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ НА ПАРАМЕТРЫ ШЕРОХОВАТОСТИ И ВОЛНИСТОСТИ»
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ И ВОЛНИСТОСТИ
Цель работы состоит в формирование знаний для выбора технологий и инструментальных средств, обеспечивающих требуемые параметры шероховатости поверхности и наклепа.
Шероховатость поверхности – совокупность неровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности. Шероховатость поверхности после механической обработки это геометрический след режущего или деформирующего инструмента (металлического или абразивного), движущегося в соответствии с установленным режимом резания, искаженный в результате пластической и упругой деформации и сопутствующей процессу резания вибрацией технологической системы станок— приспособление—инструмент—деталь.
В стандарт на шероховатость ГОСТ2789-73 вошли следующие основные характеристики шероховатости. Высотные параметры: Ra – среднее арифметическое отклонение профиля; Rz – среднеарифметическая высота неровностей профиля по десяти точкам; Rzmax Rmax –
наибольшая высота неровностей профиля. Шаговые параметры: S - средний шаг неровностей по вершинам локальных выступов; Sm – средний шаг неровностей; t p –
относительная опорная длина профиля, где p – уровень сечения профиля.
3