5605

Контроль упруго-напряженного состояния поверхностей металла деталей машин. Расчет напряжений термической анизотропии

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Контроль упруго-напряженного состояния поверхностей металла деталей машин. Расчет напряжений термической анизотропии, возникающих в поликристаллах на границах двух зерен. (вар.№17) Цель работы - освоение методов оценки внутренних напряжен...

Русский

2012-12-15

105 KB

7 чел.

Контроль упруго-напряженного состояния поверхностей металла деталей машин. Расчет напряжений термической анизотропии, возникающих в поликристаллах на границах двух зерен.  (вар.№17)

Цель работы — освоение методов оценки внутренних напряжений, возникающих в металле под влиянием технологических, деформационных, термических, структурно-фазовых, коррозийных факторов.

Приборы И Инструменты - фотографии электронно-микроскопических снимков, дифрактограммы полученные С помощью рентгеноструктурного анализа, отражающих присутствие внутренних напряжений в металлах; база данных физико-механических свойств заданных материалов при комнатной температуре; формулы для расчета; калькуляторы и ЭВМ,

Объект исследования - изогнутые металлические детали в виде ступенчатой пластины с поперечными размерами D и d и с галтелью радиусом р (см. рис. 2). Детали получены в результате холодной прокатки и поверхностной закалки. D = 13 мм , d =10 мм , р = 1  мм .

Задание    -    произвести    оценку   внутренних   напряжений    в металлических     деталях     из     двух     сплавов:  на     основе     железа Сталь 60 (с   ОЦК-   решеткой)   и   кобальта     ( с  ГПУ-

решеткой).

1) Произвести оценку деформационных напряжений в двух сплавах на основании анализа пиков дифрактограммы, полученной с помощью метода рентгеноструктурного анализа.

Параметры и рабочие формулы для расчета.

где  E=211400 МПа – модуль Юнга железа;

 E=204000 МПа – модуль Юнга кобальта;

 - межатомные расстояния в металле до и после деформирования полученные из анализа дифрактограмм.

Для Стали 60

МПа

Для кобальта

МПа

2а) Произвести оценку закалочных напряжений возникающих в Стали 60 в результате мартенситного превращения.

 Параметры и рабочие формулы для расчета.

2б) Произвести оценку закалочных напряжений (растягивающих и сжиамющих) возникающих в ГПУ – решетке кобольта на границах зерен в результате анизотропии теплового расширения при изменении температуры на 500ºС.

Расчет был произведен по программе SKL4 на персональной IBM.


- растягивающих  МПа

- сжимающих  МПа

МПа

МПа

3) Произвести оценку технологических максимальных напряжений на поверхности детали у дна надреза с помощью оценки коэффициента концентрации напряжений , при условии, что номинальное () действущее напряжение равно суммедеформационного закалочного внутренних напряжений в деталях и растягивающих закалочных напряжениях.

 

где - коэффициент концентрации напряжений.

=1,7

Для Стали 60

МПа

МПа

Для кобальта

а) для растягивающих напряжений

МПа

МПа

б) для сжимающих напряжений

МПа

МПа

Вывод:

Эпюра распределения напряжений в осевых поверхностных слоях детали вблизи надреза в результате расчета для Стали 60

Эпюра распределения напряжений в осевых поверхностных слоях детали вблизи надреза в результате расчета для кобальта

  1.  для растягивающих напряжений

б) для сжимающих напряжений

Наиболее удачной для этой детали будет сталь 60. Так как у нее наиболее низкие сжимающие напряжения.