Управление остаточными напряжениями при дронировании отверстий в толстостенных цилиндрах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Бознак Алексей Олегович

• Бознак Алексей Олегович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Бознак Алексей Олегович

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Сущность процесса дорнования

1.2. Технологические возможности процесса дорнования

1.3. Применение процесса дорнования в промышленности

1.4. Управление остаточными напряжениями при дорновании

1.5. Задачи исследования

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Образцы, условия экспериментов и экспериментальное оборудование

2.2. Определение остаточных напряжений в обработанных дорнованием толстостенных цилиндрах

2.3. Выводы

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ДОРНОВАНИИ ОТВЕРСТИЙ В ТОЛСТОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРАХ

3.1. Влияние схемы дорнования на остаточные напряжения

3.2. Влияние геометрических параметров толстостенных цилиндров, натяга дорнования и угла рабочего конуса дорна на остаточные напряжения

3.3. Влияние числа циклов дорнования на остаточные напряжения

3.4. Неравномерность распределения остаточных напряжений вдоль оси отверстия

3.5. Выводы

4. СНИЖЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ОБРАБОТАННЫХ ДОРНОВАНИЕМ ТОЛСТОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРАХ ПЛАСТИЧЕСКИМ РАСТЯЖЕНИЕМ И СЖАТИЕМ С МАЛЫМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ

4.1. Снижение остаточных напряжений пластическим растяжением

4.2. Снижение остаточных напряжений наложением дополнительной растягивающей нагрузки

4.3. Снижение остаточных напряжений пластическим сжатием

4.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление остаточными напряжениями при дронировании отверстий в толстостенных цилиндрах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Дорнование отверстий малого диаметра (^0 = 1.. .5 мм, где ^ - диаметр отверстия) твердосплавными дорнами является простым и производительным методом их отделочно-упрочняющей обработки, способным обеспечить высокую точность и качество поверхностного слоя этих отверстий. Необходимо отметить, что большинство отверстий с указанными параметрами принадлежат к деталям типа толстостенных цилиндров, которые имеют толщину стенки больше или равную диаметру отверстия > 3, где D0 -наружный диаметр цилиндра). Детали указанного типа составляют многочисленную группу, при этом к точности их отверстий зачастую предъявляются высокие требования. Дорнование отверстий в деталях данного типа сопровождается формированием в них высоких остаточных напряжений, которые могут негативно сказываться на точности отверстий при последующей термической или механической обработке этих деталей, либо при их эксплуатации, что ограничивает область применения такой обработки.

В связи с изложенным поиск путей управления остаточными напряжениями при дорновании отверстий в толстостенных цилиндрах является актуальным.

Степень разработанности темы исследования. Проведенный анализ литературы и патентное исследование показали, что управлять остаточными напряжениями при дорновании отверстий в деталях типа толстостенных цилиндров возможно с помощью малых (менее 2%) осевых пластических деформаций (растяжения или сжатия) этих деталей. Однако возможности данного способа на сегодняшний день не изучены.

Вместе с тем, недостаточно изученными остаются закономерности формирования остаточных напряжений при обработке отверстий дорнованием в деталях данного типа. Отсутствует информация о влиянии на эти напряжения геометрических параметров обрабатываемых деталей, режимов обработки, величины угла рабочего конуса дорна, а также о неравномерности распределения окружных остаточных напряжений вдоль оси отверстия в деталях указанного типа.

Существенный вклад в изучение процесса дорнования, закономерностей формирований остаточных напряжений в деталях при его применении, а также вопросов управления этими напряжениями внесли А.Н. Исаев, П.Г. Мазеин, В.П. Монченко, Ю.Г. Проскуряков, А.М. Розенберг, О.А. Розенберг, В.Ф. Скворцов, A.B. Aghdam, T.N. Chakherlou, T.C. Dyl, J.T. Maximov и другие исследователи.

Цель диссертационной работы - исследование закономерностей формирования остаточных напряжений при дорновании отверстий малого диаметра в деталях типа толстостенных цилиндров и разработка способов управления этими напряжениями для обеспечения точности размеров и формы деталей указанного типа.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Выявить закономерности формирования остаточных напряжений в толстостенных цилиндрах при дорновании отверстий малого диаметра в зависимости от геометрических параметров цилиндров, натяга, количества циклов дорнования, величины угла рабочего конуса дорна и схемы дорнования.

2. Разработать способ уменьшения неравномерности распределения окружных остаточных напряжений вдоль оси отверстия в толстостенных цилиндрах, обработанных дорнованием.

3. Выполнить моделирование процесса дорнования методом конечных элементов и определить возможности управления остаточными напряжениями в обработанных дорнованием толстостенных цилиндрах пластическим растяжением или сжатием с малыми деформациями.

4. Разработать методы и экспериментальное оборудование для снижения остаточных напряжений в обработанных дорнованием толстостенных цилиндрах пластическим растяжением или сжатием с малыми деформациями.

5. Разработать метод и экспериментальное оборудование для снижения остаточных напряжений в обрабатываемых дорнованием толстостенных цилиндрах путем совмещения процесса дорнования с наложением на них дополнительной осевой растягивающей нагрузки.

Научная новизна исследования. Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Установлены закономерности формирования остаточных напряжений при дорновании отверстий малого диаметра в деталях типа толстостенных цилиндров для различных режимов обработки и геометрических параметров этих деталей.

2. Выявлена возможность уменьшения неравномерности распределения остаточных напряжений вдоль оси отверстий толстостенных цилиндров, обрабатываемых дорнованием, путем осуществления процесса дорнования в реверсивном режиме.

3. Выявлена возможность управления остаточными напряжениями, сформированными при дорновании отверстий в толстостенных цилиндрах, путем наложения на цилиндры малых пластических деформаций сжатия или растяжения.

4. Установлены закономерности уменьшения остаточных напряжений в толстостенных цилиндрах, обработанных дорнованием, от величины их деформации сжатия или растяжения после дорнования.

Теоретическая и практическая значимость исследования. Диссертационная работа вносит существенный вклад в развитие представлений о закономерностях формирования остаточных напряжений при обработке отверстий малого диаметра в деталях типа толстостенных цилиндров. Результаты проведенных исследований легли в основу разработанных способов управления этими напряжениями и рекомендаций к их использованию.

Разработанные способы управления остаточными напряжениями могут быть применены при обработке дорнованием точных отверстий малого диаметра в толстостенных цилиндрах. В настоящее время разработанный способ снижения остаточных напряжений в обработанных дорнованием толстостенных цилиндрах пластическим сжатием с малыми деформациями внедрен и используется в ЗАО «Центр Точной Механообработки» (г. Томск) при серийном изготовлении детали «Корпус коллиматора». Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе - при чтении лекций и проведении лабораторных работ для

студентов, обучающихся по направлению 15.03.01 «Машиностроение», по дисциплине «Основы технологии машиностроения» в ФГАОУ ВО НИ ТПУ.

Методология и методы исследования. В диссертационной работе использовались основные положения технологии машиностроения, теоретической механики, теории упругости и пластичности, теории вероятностей и математической статистики. Экспериментальные исследования остаточных напряжений в обработанных дорнованием деталях типа толстостенных цилиндров выполняли в лабораторных условиях с использованием методов Г. Закса и

H.Н. Давиденкова. Моделирование процесса дорнования методом конечных элементов для оценки уровня формирующихся остаточных напряжений выполняли с использованием программного пакета ANSYS. Определение параметров точности деталей осуществляли с использованием современной измерительной аппаратуры. Обработка экспериментальных данных и аналитические исследования выполнялись с использованием программных пакетов Microsoft Excel и Statistica.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие положения:

1. Экспериментально установленные закономерности формирования остаточных напряжений при дорновании отверстий малого диаметра в толстостенных цилиндрах из конструкционных сталей в зависимости от их геометрических параметров и режимов обработки: а) с увеличением степени толстостенности от 3 до 5 окружные остаточные напряжений в области, прилегающей к поверхности отверстия, увеличиваются по абсолютной величине в 2.. .10 раз, а радиальные - в

I,2.. .3 раза; б) зависимость окружных остаточных напряжений от натяга дорнования определяется сочетанием степени толстостенности и относительной глубины отверстий, при этом для каждой степени толстостенности существует такая относительная глубина отверстий, менее которой окружные остаточные напряжения с увеличением натяга растут по абсолютной величине, а после ее превышения -снижаются; при степени толстостенности, равной 3, такая относительная глубина отверстия равна 2, а при степени толстостенности, равной 4, такая относительная глубина равна 4; в) наибольшее влияние на осевые остаточные напряжения оказывает

относительная глубина отверстий, с ее уменьшением от 8 до 1 осевые остаточные напряжения снижаются до величин, не превышающих 10% от условного предела текучести материала цилиндров.

2. Способ уменьшения неравномерности распределения окружных остаточных напряжений вдоль оси отверстий толстостенных цилиндров, обрабатываемых дорнованием, на 20...40%о путем осуществления двухцикловой обработки в реверсивном режиме.

3. Способы снижения окружных и радиальных остаточных напряжений, формирующихся при дорновании отверстий в толстостенных цилиндрах, путем их последующего пластического сжатия с относительной деформацией, не превышающей 0,5%, в 2,4 и 4 раза соответственно, или путем их последующего пластического растяжения с аналогичной величиной деформации, в 3,2 и 2,3 раза соответственно. При снижении остаточных напряжений указанными способами происходит потеря точности отверстий, достигнутой при дорновании, не более, чем на 1 квалитет.

4. Способ снижения окружных остаточных напряжений, формирующихся при дорновании отверстий в толстостенных цилиндрах, в 1,2.1,5 раза, путем совмещения процесса дорнования с наложением на цилиндр растягивающей нагрузки, равной 70. 96% от условного предела текучести материала цилиндра. При снижении окружных остаточных напряжений данным способом точность отверстий, достигаемая при дорновании, полностью сохраняется.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов обеспечена использованием признанных классических методов экспериментального исследования остаточных напряжений; применением измерительных приборов, гарантирующих необходимую точность измерений; корректной статистической обработкой экспериментальных данных.

Основные результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на научных семинарах отделения материаловедения Томского политехнического университета в период с 2014 г. по 2018 г., а также были доложены на следующих конференциях: XIII Международной научно-технической

конференции «Современные проблемы машиностроения» (г. Томск, 2014); IV Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и экономика в машиностроении» (г. Юрга, 2015); XIV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и современные информационные технологии» (г. Томск, 2016); X Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» (г. Томск, 2016); XXI Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева (г. Красноярск, 2017); XII Международной конференции «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, 2018).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 11 публикациях, из них 4 статьи опубликованы в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ [67, 75, 78, 80], 4 - в изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus [142, 143, 144, 145], получено 3 патента [87, 88, 89].

Личный вклад соискателя. Результаты, изложенные в диссертационной работе, получены автором в сотрудничестве с коллегами отделения материаловедения Томского политехнического университета. Участие автора в работе отражено в совместных публикациях. Личный вклад автора включает проведение экспериментальных и теоретических исследований, обработку и представление их результатов.

Связь работы с Государственными программами и НИР. Диссертационная работа выполнялась в рамках следующих программ и проектов: хоздоговорной проект Томского политехнического университета №4-456/144 «Разработка технологии изготовления корпуса коллиматора с применением операции дорнования и изготовление автоматической установки для выполнения операции дорнования» (2014 г.), проект Федеральной целевой программы №14.607.21.0186 «Разработка и валидация программного комплекса для многоуровневого компьютерного моделирования методом частиц поведения узлов

трибосопряжений в элементах конструкций на металлической и керамической основе с наноструктурными поверхностными слоями и покрытиями» (2018 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 150 наименований, и пяти приложений. Объем диссертации составляет 167 страниц, в том числе включает 77 рисунков и 11 таблиц.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Сущность процесса дорнования

Дорнование - прогрессивный процесс обработки отверстий деталей холодным локальным пластическим деформированием, при котором рабочий инструмент - дорн, проталкивается (протягивается) через отверстие (рисунок 1.1), имеющее меньший диаметр по сравнению с диаметром дорна. При этом увеличивается диаметр отверстия, его точность существенно возрастает, происходит сглаживание исходной шероховатости и деформационное упрочнение поверхностного слоя, а также формирование в нем благоприятных сжимающих остаточных напряжений (при оптимальных режимах) [27, 40, 45, 52, 55, 59, 60, 62, 72, 102].

Рисунок 1.1 - Схема дорнования отверстия (где d0 и Б0 - диаметры отверстия и наружной поверхности до дорнования; d и Б - диаметры отверстия и наружной поверхности после

дорнования)

При внедрении процесса дорнования в производство нет необходимости приобретать специальное оборудование. Дорнование отверстий легко осуществляется на различных прессах и протяжных станках [47, 55, 62]. Для реализации процесса дорнования в крупносерийном и массовом производстве существуют специализированные станки-автоматы [62, 74].

Рабочим инструментом процесса дорнования являются шары и дорны, выполненные в виде прошивок и протяжек (рисунок 1.2). Различают однозубые

(рисунок 1.2, а, б и в) и многозубые (рисунок 1.2, г и д) дорны. Дорны диаметром менее 10 мм обычно выполняют цельными (рисунок 1.2, а, б, в и г), а больших диаметров - составными (рисунок 1.2, д). Составные дорны представляют собой оправки с размещенными на них зубьями дорна, выполненными в виде колец [54, 62].

Рисунок 1.2 - Виды дорнов: а - однозубый с хвостовиком для протяжного станка; б - однозубый без хвостовика для работы на прессе; в - однозубый с хвостовиком и направляющим пояском; г - многозубый с хвостовиком и направляющим пояском;

д - составной [53]

Для обработки отверстий диаметром более 10 мм, как правило, применяют дорны-протяжки (рисунок 1.2, а и д), а для отверстий меньших диаметров - дорны-прошивки (рисунок 1.2, б) или шары, которые проталкивают через обрабатываемое отверстие с помощью цилиндрического стержня-толкателя [1, 48].

В зависимости от конструктивных особенностей, в частности, от длины, жесткости и продольной устойчивости деталей, обработка может осуществляться с их сжатием (рисунок 1.3, а), растяжением (рисунок 1.3, б) или осевым заневоливанием (рисунок 1.3, в).

Схема со сжатием детали применяется для обработки сравнительно коротких деталей (Lo/do < 8.. .10, где L0 - длина обрабатываемой детали) и деталей с высокой жесткостью [45, 62]. В соответствии с этой схемой, деталь в процессе обработки опирается выходным торцом на опору (рисунок 1.3, а). Схемы с растяжением или

осевым заневоливанием обычно используют для обработки сравнительно длинных деталей > 8) при повышенных требованиях к прямолинейности их

образующей, а также деталей с малой жесткостью [45, 62]. При этих схемах деталь опирается на фланец, бурт (рисунок 1.3, б и в), выточку или крепится при помощи резьбы. При осевом заневоливании закрепление препятствует осевому укорочению детали в процессе обработки. При этом ось обрабатываемого отверстия стремится занять прямолинейное положение, так как деталь оказывается натянутой между двумя опорами [62].

Рисунок 1.3 - Схемы дорнования отверстий многозубым дорном-протяжкой: а - со сжатием детали; б - с растяжением детали; в - с осевым заневоливанием детали [68]

Рабочую часть дорнов обычно изготавливают из твердых сплавов [45, 60, 61]. Их применение позволяет обеспечить высокую стойкость инструментов и в большинстве случаев избавиться от нежелательного явления схватывания материалов инструмента и обрабатываемой детали. Наилучшими эксплуатационными характеристиками обладают дорны из твердых сплавов группы ВК (ВК6, ВК8, ВК15, ВК20) [45, 60, 61, 62, 95]. Стальные дорны могут успешно применяться при обработке цветных сплавов [45, 60, 61]. Для повышения стойкости дорнов на их рабочую поверхность наносят износостойкие покрытия, например, из нитрида хрома (О№) или нитрида титана [37, 96].

Рабочая часть зубьев дорна может быть выполнена в виде сферы или тора, а также в виде двух усеченных конусов, соединенных у их больших оснований

цилиндрической ленточкой. Вследствие высокой технологичности наиболее распространенными являются дорны с рабочей частью последнего вида. Один из конусов является рабочим и осуществляет пластическое деформирование материала детали, а второй - обратным, и обеспечивает плавный выход дорна (зуба) из очага пластической деформации. Цилиндрическая ленточка, соединяющая эти конусы, формирует диаметр получаемых отверстий. Углы рабочего и обратного конусов обычно принимают равными и выбираются из соображений обеспечения минимального усилия, необходимого для проталкивания (протягивания) дорна через отверстие. Их оптимальные значения находится в пределах 6...12° [19, 33, 45, 52, 56, 59, 60, 61]. Оптимальная ширина цилиндрической ленточки - 0,1.3 мм [45, 53, 54, 62].

Рабочая часть зубьев дорна, как правило, имеет весьма гладкую поверхность (Яа = 0,01.0,08 мкм), которая обычно формируется доводкой. Находят применение также инструменты с нанесенным на их рабочую поверхность регулярным микрорельефом [41, 103].

Твердосплавные шары, как инструменты, имеют ряд достоинств, к которым относятся: точность формы, высокая прочность и стойкость [115, 116, 119, 125]. Однако их изготовление возможно лишь на специализированном оборудовании. Значительным недостатком шаров, проявляющимся при дорновании отверстий малых диаметров, является невозможность работы с большими натягами [1, 48]. Например, чтобы углы контакта шара диаметром 2 мм с обрабатываемым отверстием не превышали 10°, натяг должен быть меньше 0,03 мм [48]. При большем натяге при дорновании возможно появление нароста, что является неприемлемым. Данное обстоятельство существенно ограничивает применение шаров в качестве инструмента для дорнования отверстий малого диаметра (1.5 мм). Обработку таких отверстий возможно успешно осуществлять сразу после их сверления спиральными сверлами, при этом натяг будет колебаться в пределах разброса диаметров отверстий после сверления и может достигать 10% от диаметра обрабатываемого отверстия [1].

Дорны-прошивки не имеют отмеченных недостатков. Однако, при использовании дорнов-прошивок малого диаметра, особенно твердосплавных, необходимо исключать появление изгибающих нагрузок, которые могут возникнуть при входе инструмента в обрабатываемое отверстие, так как зачастую они приводят к поломке инструментов [1, 48]. Для этого необходимо обеспечить самоустанавливаемость детали по дорну или дорна по детали [68, 71], например, разместив дорн с натягом в направляющей втулке, изготовленной из эластичного антифрикционного материала (фторопласта или др.) [68].

Основным параметром режима дорнования является натяг за цикл (на зуб) а или суммарный натяг Еа. Суммарный натяг Еа определяется разностью между диаметром последнего дорна (зуба дорна) и диаметром обрабатываемого отверстия. Натяг за цикл (на зуб) а определяется разностью диаметров последующего и предыдущего дорнов (зубьев). Натяги а и Еа оказывают определяющее влияние на напряженно-деформированное состояние детали и результат обработки в целом. В зависимости от конкретных условий обработки суммарный натяг Еа может изменяться в пределах 0,5.20% от диаметра отверстий [54, 60, 68].

Скорость дорнования слабо влияет на качество обработанной поверхности, стойкость инструмента и энергосиловые параметры обработки [60, 121]. Она выбирается исходя из возможностей применяемого оборудования и, как правило, не превышает 30 м/мин [47].

Дорнование ведется с обязательным применением смазочного материала, который позволяет устранить явление схватывания инструмента с материалом детали, снизить деформирующие усилия, а также повысить точность и качество поверхностного слоя обработанных отверстий [45, 49, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 60, 65, 66]. Для обработки деталей из цветных металлов, углеродистых и малолегированных конструкционных сталей рекомендуется в качестве смазочного материала применять жидкости на масляной основе МР-1, МР-2, МР-3, МР-7. Целесообразным является также применение смеси указанных жидкостей с различными наполнителями (дисульфидом молибдена, графитом, серой, тальком и

др.). Для обработки медных сплавов используют некоторые сорта минеральных масел (АМГ-10) или эмульсии. Дорнование отверстий в чугунах может успешно осуществляться с применением очищенного керосина [47, 56]. Роль смазки особенно возрастает при обработке деталей из нержавеющих, жаропрочных, высоколегированных сталей и сплавов, склонных к схватыванию. Для предотвращения схватывания в этих случаях успешно применяются металлоплакирующие смазки, образующие неразрывную, самовосстанавливающуюся, экранирующую пленку, частично воспринимающую на себя сдвиговые деформации, что облегчает условия упругой и пластической деформации металла в радиальном направлении [12, 13, 21, 60]. Применение таких смазок снижает эффективность упрочнения поверхности и ухудшает выглаживающий эффект дорнования, однако, без их применения, обработка подобных материалов труднореализуема [21, 60]. Ранее для обработки подобных материалов, применялись смазки, состоящие из эпоксидных смол и твердых наполнителей (графита, дисульфида молибдена, нитрида бора и др.) [60]. Их применение подразумевало сушку смазочной пленки в течении примерно 1 ч, и последующую выдержку детали при температуре 160...170°С для окончательной сушки, что существенно снижало производительность обработки [60].

1.2. Технологические возможности процесса дорнования

Точность и качество поверхностного слоя отверстий, обработанных дорнованием, определяются влиянием целого ряда факторов. В частности, точность отверстий после дорнования зависит от их исходной точности, конструктивных особенностей обрабатываемых деталей и принятой схемы обработки, от механических свойств материала деталей и их колебаний, натяга дорнования, материала и конструкции применяемого инструмента и др. [15, 16, 22, 45, 53, 55, 60, 62, 72, 73, 84, 97, 98, 99, 100, 101, 116, 119].

При обработке деталей из горячекатаных и холоднодеформированных труб (О^о = 1,2.1,6) с большими натягами (до 10.20% от диаметра отверстий)

точность отверстий может повыситься в десятки раз (с /Т16-/Т17 до 1Т8-1Т11) [45, 52, 62]. Для получения более высокой точности отверстий (/Т6-/Т7) необходимо их предварительно обрабатывать резанием [62].

С увеличением степени толстостенности Do/do деталей суммарный натяг дорнования рекомендуется снижать, а для достижения высокой точности обработанных отверстий - обеспечивать все более высокую точность их предварительной обработки [48].

При обработке деталей с D0/d0 > 3 с суммарным натягом более 1% от диаметра отверстия наблюдается специфическое искажение формы его образующих у торцов деталей (краевой эффект [16]), а на самих торцах возникают наплывы металла (рисунок 1.4) [48, 60]. Возникающее искажение образующих отверстия в основном обусловлено деформациями инструмента, который из-за облегченных условий течения металла у торцов детали испытывает меньшие нагрузки и деформации, чем в средней части отверстия [1, 16, 52, 60]. Искажение формы образующих отверстия и длина входного участка значительно больше, чем выходного [16, 52, 60]. Это связано с тем, что условия пластического течения металла на выходном участке, прилегающем к опорному торцу детали, являются более стесненными, чем на входном [1].

Известно, что инструмент испытывает тем большие деформации, чем больше его диаметр и натяг дорнования [1]. С уменьшением диаметра обрабатываемого отверстия, а с ним и диаметра используемого инструмента, до 1.3 мм искажение

/I

Рисунок 1.4 - Краевой эффект: А - входной торец; Б - выходной торец

формы их образующих становится незначительным [68]. Это связано с тем, что деформации твердосплавных инструментов малого диаметра, даже при сравнительно больших натягах, оказываются малыми и не превышают допуска 1Т3, а с уменьшением натягов становятся еще меньше. Поэтому дорнование отверстий малого диаметра в деталях с О0^0 > 3 может выполняться с суммарными натягами до 5. 10% от диаметра отверстий, обеспечивая повышение их точности с /Т11-/Т12 до /Т6-/Т7 [1, 48, 68]. Для достижения наиболее высокой точности отверстий, дорнование необходимо производить с малым натягом на последних циклах дорнования (на последних зубьях дорна) [56, 60, 62, 68].

На точность обработанных дорнованием отверстий существенное влияние оказывают конструктивные особенности обрабатываемых деталей. Наличие на наружной поверхности деталей буртов, выточек и других элементов, создающих перепад толщин стенок, в той или иной степени снижает точность обработанных отверстий [45, 53, 74, 91], поэтому дорнование деталей с резко переменной толщиной стенок рекомендуется выполнять при режимах не допускающих сквозной пластической деформации деталей [52]. Это позволяет повысить точность отверстия на 50.80% [52].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бознак Алексей Олегович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арляпов, А. Ю. Обеспечение точности и качества поверхностного слоя глубоких отверстий малого диаметра в толстостенных заготовках дорнованием твердосплавными прошивками : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.08 / Арляпов Алексей Юрьевич. - Томск, 2004. - 161 с.

2. Арляпов, А. Ю. Применение дорнования для повышения износостойкости медных токоподводящих наконечников для сварки плавящимся электродом в углекислом газе / А. Ю. Арляпов, А. В. Веревкин, В. Ф. Скворцов, А. Г. Яшутин // Сб. тр. I Междунар. конф. «Современные проблемы машиностроения и приборостроения». - Томск : СТТ, 2003. - С. 116-117.

3. Арляпов, А. Ю. Применение пластического растяжения с малыми деформациями для снижения остаточных напряжений в обработанных дорнованием толстостенных цилинрдах / А. Ю. Арляпов, А. О. Бознак, А. И. Солоха // Сб. тр. XIV Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и современные информационные технологии». -Томск : ТПУ, 2016. - Т. 2. - С. 336-337.

4. Арляпов, А. Ю. Точность наружной поверхности полых цилиндров, обработанных реверсивным дорнованием / А. Ю. Арляпов, А. О. Бознак, В. И. Пергунов // Сб. тр. XXI Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Решетнева. - Красноярск : СибГУ им. М. Ф. Решетнева, 2017. - Т. 1. - С. 473-474.

5. Бабичев, М. А. Методы определения внутренних напряжений в деталях машин / М. А. Бабичев. - М. : Изд-во АН СССР, 1955. - 132 с.

6. Берберов, С. А. Повышение качества шлицевых отверстий в термообработанных деталях дорнованием / Н. И. Берберова, К. С. Кешишьян // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2015. - № 8. - С. 10-13.

7. Бернст, Р. Технология термической обработки стали / Р. Бернст, З. Бемер, Г. Дитрих и др. ; перевод с нем. Б. Е. Левина, под ред. М. Л. Бернштейна. -М. : Металлургия, 1981. - 608 с.

8. Бизяев, Г. Н. Перспективная технология изготовления колец однорядных радиальных шарикоподшипников сверхлегкой серии / Г. Н. Бизяев // Вестник СГТУ. - 2007. - № 4 - С. 48-52.

9. Биргер, И. А. Остаточные напряжения / И. А. Биргер. - М. : МАШГИЗ, 1963. - 232 с.

10. Бобров, В. Ф. Основы теории резания металлов / В. Ф. Бобров. - М. : Машиностроение, 1975. - 344 с.

11. Брондз, Л. Д. Технология и обеспечение ресурса самолетов / Л. Д. Брондз. - М. : Машиностроение, 1986. - 184 с.

12. Буйлов, Е. А. Влияние смазки на физико-химические свойства поверхностного слоя отверстия детали, обработанного деформирующим протягиванием / Е. А. Буйлов // Автомобильная промышленность. - 2013. - № 4. -С. 33-36.

13. Буйлов, Е. А. Формирование микроструктуры поверхностного слоя отверстия детали при деформирующем протягивании в среде металлоплакирующих смазок / Е. А. Буйлов // Автомобильная промышленность. -2013. - № 7. - С. 34-35.

14. Буркин, С.П. Остаточные напряжения в металлопродукции / С. П. Буркин, Г. В. Шимов, Е. А. Андрюкова. - Екатеринбург : УрФУ, 2015. - 248 с.

15. Бусел, Ю. Ф. Влияние некоторых параметров деформирующего протягивания на точность обработанных отверстий / Ю. Ф. Бусел, Я. Б. Немировский // Сверхтвердые материалы: Производство и применение. - Киев : ИСМ АН УССР, 1977. - С. 119-122.

16. Бусел, Ю. Ф. Влияние некоторых параметров конструкции протяжек и режимов деформирующего протягивания на краевой эффект / Ю. Ф. Бусел, А. И. Кодрик // Сверхтвердые материалы: Производство и применение. - Киев : ИСМ АН УССР, 1977. - С. 122-125.

17. Ведмедовский, В. А. Новые конструкции сборных протяжек / В. А. Ведмедовский // Сб. тр. «Повышение эффективности протягивания (качество обработки)». - Рига : РПИ, 1990. - С. 128-139.

18. Вишняков, Я. Д. Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах / Я. Д. Вишняков, В. Д. Пискарев. - М. : Металлургия, 1989. - 254 с.

19. Воронцов, А. Л. Напряженное состояние полой цилиндрической заготовки при дорновании отверстия / А. Л. Воронцов // Вестник машиностроения.

- 2007. - № 2. - С. 72-77.

20. Вулых, Н. В. Формирование микрогеометрии упрочненного слоя деталей при локальном и охватывающем поверхностно пластическом деформировании : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.02.08 / Вулых Николай Валерьевич. - Иркутск, 2002. - 18 с.

21. Гаврилов, С. А. Совершенствование процесса поверхностного пластического деформирования на основе применения металлоплакирующих смазочных материалов / С. А. Гаврилов // Трение и смазка в машинах и механизмах.

- 2013. - № 4. - С. 33-39.

22. Геровский, А. И. Точность деталей, обработанных деформирующим протягиванием по схеме растяжения / А. И. Геровский // Сб. тр. «Повышение эффективности протягивания (совершенствование процесса обработки)». - Рига : РПИ, 1988. - С. 81-89.

23. Давиденков, Н. Н. Об измерении остаточных напряжений / Н. Н. Давиденков // Заводская лаборатория. - 1950. - Т. 16. - № 2. - С. 188.

24. Исаев, А. Н. Аналитическое исследование напряжений и деформаций в процессах упругопластической осадки высоких тонкостенных цилиндров, обработанных дорнованием / А. Н. Исаев, А. Р. Лебедев, С. В. Власкин // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2017. - Т. 13. - № 4. - С. 155-159.

25. Исаев, А. Н. Выбор заготовок при изготовлении изделий из трубного проката дорнованием / А. Н. Исаев // Справочник. Инженерный журнал. - 2005. -№ 1. - С. 21-24.

26. Исаев, А. Н. Совершенствование процессов дорнования отверстий трубчатых заготовок : автореф. дис. ... д-ра. техн. наук : 05.02.08 / Исаев Альберт Николаевич. - Ростов н/Д, 2005. - 35 с.

27. Кирсанов, С. В. Обработка глубоких отверстий в машиностроении / С. В. Кирсанов. - М. : Машиностроение, 2009. - 296 с. ; ил.

28. Кобрин, М. М. Определение внутренних напряжений в цилиндрических деталях / М. М. Кобрин, Л. И. Дехтярь. - М. : Машиностроение, 1965. - 175 с.

29. Кораблев, П. А. Точность обработки на металлорежущих станках в приборостроении / П. А. Кораблев. - М. : Машгиз, 1962. - 228 с.

30. Коржова, О. П. Технология формообразования и сборки профильных неподвижных и подвижных соединений : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 / Коржова Ольга Павловна. - Омск, 2008. - 18 с.

31. Краус И. Метод рентгеновской тензометрии в технической диагностике металлических изделий / И. Краус, В. В. Трофимов // Современное машиностроение. Наука и образование. - 2011. - № 1. - С. 273-279.

32. Кременский, И. Г. Увеличение долговечности и износостойкости деталей пластическим деформированием / И. Г. Кременский, Э. Л. Мельников // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2007. - № 4. - С. 6-11.

33. Кривошея, В. В. Влияние угла рабочего конуса деформирующего элемента на процесс деформирующего протягивания цилиндрических отверстий : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.03.01 / Кривошея Владимир Васильевич. -Киев, 1987. - 16 с.

34. Кувалдин, Ю. И. Технологические остаточные напряжения и их влияние на точность механической обработки резанием / Ю. И. Кувалдин. - Киров : КирПИ, 1991. - 80 с.

35. Кудрявцев, И. В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении / И. В. Кудрявцев. - М. : Машгиз, 1951. - 41 с.

36. Кудрявцев, И. В. О снятии остаточных напряжений при осевых нагружениях поверхностно-наклепанных стержней / И. В. Кудрявцев, Л. М. Розенман // Металловедение и обработка металлов. - 1957. - № 7. - С. 7-17.

37. Кузнецов, А. М. Особенности износа деформирующих элементов и режущих зубьев протяжек с износостойкими покрытиями / А. М. Кузнецов, В. В.

Клепиков, Ж. К. Джунусбеков // Сб. тр. «Рациональные технологические процессы механической обработки деталей машин». - М. : МДНТП, 1979. - С. 146-151.

38. Кузнецов, А. М. Повышение эффективности обработки отверстий деформирующе-режущим протягиванием / А. М. Кузнецов, С. К. Амбросимов // Сб. тр. «Автоматизация технологических процессов изготовления и эксплуатации режущего инструмента». - М. : МДНТП, 1985. - С. 125-127.

39. Кулаков, Ю. М. Отделочно-зачистная обработка деталей / Ю. М. Кулаков, В. А. Хрульков. - М. : Машиностроение, 1979. - 216 с.

40. Мазеин, П. Г. Влияние вторичных пластических деформаций на остаточные напряжения при выглаживании отверстий / П. Г. Мазеин, В. В. Петухов // Сб. науч. тр. «Повышение эксплуатационных свойств деталей машин и инструмента технологическими методами». - Иркутск : ИПИ, 1987. - С. 74-80.

41. Мазеин, П. Г. Моделирование остаточных напряжений и деформаций, возникающих при дорновании / П. Г. Мазеин, Д. В. Прусаков, А. В. Цунин // Известия Челябинского науч. центра УрО РАН. - 2001. - № 1. - С. 101-110.

42. Мазеин, П. Г. Моделирование формирования остаточных напряжений и деформаций при поверхностном пластическом деформировании стальных деталей : автореф. дис. ... д-ра. техн. наук : 05.02.08 / Мазеин Петр Германович. -Челябинск, 1994. - 35 с.

43. Маргулис, Д. К. Протяжки для обработки отверстий / Д. К. Маргулис, М. М. Тверской, В. Н. Ашихмин и др. - М. : Машиностроение, 1986. - 232 с.

44. Масягин, В. Б. Исследование прочности профильных неподвижных неразъемных соединений : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 01.02.06 / Масягин Василий Борисович. - Омск, 1999. - 18 с.

45. Монченко, В. П. Эффективная технология производства полых цилиндров / В. П. Монченко. - М. : Машиностроение, 1980. - 248 с.

46. Моргунов, А. П. Технология сборки профильных подвижных соединений деформирующим протягиванием / А. П. Моргунов, В. С. Сердюк, Л. Г. Стишенко, О. П. Коржова, В. Г. Чуранкин // Технология машиностроения. - 2008. - № 3. - С. 23-25.

47. Одинцов, Л. Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник / Л. Г. Одинцов. - М. : Машиностроение, 1987. - 328 с.

48. Охотин, И. С. Дорнование глубоких отверстий малого диаметра в полых толстостенных цилиндрах с большими натягами : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.07 / Охотин Иван Сергеевич. - Томск, 2010. - 171 с.

49. Полетика, М. Ф. Контактные давления и шероховатость поверхности при дорновании отверстий в толстостенных заготовках / М. Ф. Полетика, В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов // Сб. тез. докладов Всероссийской науч. технической конф. «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков». - Рыбинск : РГТА, 2002. - С. 21-22.

50. Попов, Н. Н. Влияние процесса и скорости дорнования на геометрические параметры муфт, изготовленных из сплавов с памятью формы / Н. Н. Попов, В. Ф. Ларькин, Д. В. Пресняков, А. А. Костылева // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2013. - Т. 79. - № 8. - С. 40-45.

51. Посвятенко, Э. К. О взаимодействии деформирующих элементов и режущих зубьев при комбинированном протягивании / Э. К. Посвятенко, В. И. Лунгол // Сб. науч. тр. «Повышение эффективности протягивания (качество обработки)». - Рига : РПИ, 1988. - С. 64-74.

52. Проскуряков, Ю. Г. Дорнование отверстий / Ю. Г. Проскуряков. - М. : МАШГИЗ, 1961. - 192 с.

53. Проскуряков, Ю. Г. Дорнование цилиндрических отверстий / Ю. Г. Проскуряков. - М. : МАШГИЗ, 1958. - 112 с.

54. Проскуряков, Ю. Г. Дорнование цилиндрических отверстий с большими натягами / Ю. Г. Проскуряков, Г. И. Шельвинский. - Ростов н/Д : РГУ, 1982. - 168 с.

55. Проскуряков, Ю. Г. Объемное дорнование отверстий / Ю. Г. Проскуряков, В. Н. Романов, А. Н. Исаев. - М. : Машиностроение, 1984. - 223 с.

56. Проскуряков, Ю. Г. Технология упрочняюще-калибрующей и формообразующей обработки металлов / Ю. Г. Проскуряков. - М. : Машиностроение, 1971. - 208 с.

57. Радченко, В. П. Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочненных конструкциях / В. П. Радченко, М. Н. Саушкин. - М. : Машиностроение, 2005. - 226 с.

58. Реслер, И. Механическое поведение конструкционных материалов / И. Реслер, Х. Хардерс, М. Бекер ; перевод с нем. под ред. С. Л. Баженов. - М. : Интеллект, 2011. - 504 с.

59. Розенберг, А. М. Качество поверхности. обработанной деформирующим протягиванием / А. М. Розенберг, О. А. Розенберг, Э. И. Гриценко, Э. К. Посвятенко. - Киев : Наукова думка, 1977. - 188 с.

60. Розенберг, А. М. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания / А. М. Розенберг, О. А. Розенберг. - Киев : Наукова думка. 1990. - 320 с.

61. Розенберг, А. М. Обработка отверстий твердосплавными выглаживающими протяжками / А. М. Розенберг, О. А. Розенберг. - Киев : Техника, 1966. - 64 с.

62. Розенберг, А. М. Расчет и проектирование твердосплавных деформирующих протяжек и процесса протягивания / А. М. Розенберг, О. А. Розенберг, Э. К. Посвятенко и др. - Киев : Наукова думка, 1978. - 256 с.

63. Санникова, С. М. Технологический расчет силовых параметров деформирующего протягивания двухслойных заготовок / С. М. Санникова // Наука производству. - 2004. - № 11. - С. 22-23.

64. Сивцев, Н. С. О проблематике теории упрочняюще-калибрующей обработки деталей дорнованием / Н. С. Сивцев // Тяжелое машиностроение. - 2004. - № 5. - С. 19-21.

65. Сивцев, Н. С. Развитие теории и технологии дорнования отверстий в нестационарных условиях трения инструмента с заготовкой : автореф. дис. . д-ра. техн. наук : 05.03.01, 05.02.08 / Сивцев Николай Сергеевич. - Ижевск, 2005. - 36 с.

66. Сивцев, Н. С. Самоорганизация контактного трения и точность обработки при дорновании / Н. С. Сивцев // Вестник машиностроения. - 2003. - № 1. - С. 57-61.

67. Скворцов, В. Ф. Влияние длины толстостенных цилиндров на остаточные напряжения, возникающие при одноцикловом дорновании отверстий / В. Ф. Скворцов, А. О. Бознак // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2015. - № 1. - С. 20-26.

68. Скворцов, В. Ф. Дорнование глубоких отверстий малого диаметра / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов. - Томск : ТПУ, 2005. - 92 с.

69. Скворцов, В. Ф. Дорнование глубоких отверстий малого диаметра / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов, И. С. Охотин // Справочник. Инженерный журнал. Приложение. - 2012. - № 2. - С. 1-24.

70. Скворцов, В. Ф. Дорнование отверстий в токоподводящих наконечниках. применяемых при сварке плавящимся электродом в углекислом газе / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов, А. Г. Яшутин // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2003. - № 2. - С. 24-25.

71. Скворцов, В. Ф. Закономерности процессов базирования заготовок. осуществляемых инструментом при свободном дорновании отверстий / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов, И. С. Охотин // Известия вузов. Машиностроение. -2005. - № 7. - С. 63-70.

72. Скворцов, В. Ф. Исследование процесса дорнования как метода повышения точности и качества поверхности отверстий в термообрабатываемых деталях : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.08 / Скворцов Владимир Федорович. -Томск, 1980. - 186 с.

73. Скворцов, В. Ф. Об образовании локальных погрешностей формы отверстий в толстостенных заготовках при дорновании / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов, И. С. Охотин // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2006. - № 1. - С. 8-9.

74. Скворцов, В. Ф. Обработка колец подшипников чистовым пластическим деформированием / В. Ф. Скворцов, М. Г. Гольдшмидт, В. М. Бутряков. - М. : НИИНАвтопром, 1985. - 62 с.

75. Скворцов, В. Ф. Остаточные напряжения при дорновании отверстий в толстостенных цилиндрах по схемам сжатия и растяжения / В. Ф. Скворцов, Р. С. Цыганков, А. О. Бознак, В. С. Федотов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2014. - № 3. - С. 45-50.

76. Скворцов, В. Ф. Остаточные напряжения при дорновании отверстий малого диаметра в полых толстостенных цилиндрах с большими натягами /В. Ф. Скворцов, И. С. Охотин, А. Ю. Арляпов // Известия Томского политехнического ун-та. - 2010. - Т. 316. - № 2. - С. 24-27.

77. Скворцов, В. Ф. Отделочная обработка глубоких отверстий малого диаметра дорнованием твердосплавными прошивками / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2001. - № 2. - С. 16-17.

78. Скворцов, В. Ф. Применение метода Н. Н. Давиденкова для оценки окружных остаточных напряжений в обработанных дорнованием полых цилиндрах / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов, А. О. Бознак, И. И. Оголь // Системы. Методы. Технологии. - 2016. - № 4. - С. 65-70.

79. Скворцов, В. Ф. Размерная стабильность толстостенных деталей, обработанных дорнованием с большими натягами / В. Ф. Скворцов, И. С. Охотин, М. М. Шульгин // Проблемы информатики. - 2012. - № 5. - С. 130-143.

80. Скворцов, В. Ф. Снижение остаточных напряжений в обрабатываемых дорнованием толстостенных цилиндрах с использованием их пластического сжатия / В. Ф. Скворцов, А. О. Бознак // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2016. - № 2. - С. 6-11.

81. Скворцов, В. Ф. Снижение остаточных напряжений в обработанных дорнованием толстостенных цилиндрах пластическим растяжением / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов, И. И. Оголь, В. С. Федотов // Обработка металлов (технология. оборудование. инструменты). - 2014. - № 2. - С. 14-20.

82. Скворцов, В. Ф. Толщина упрочненного слоя при дорновании отверстий в толстостенных цилиндрах / В. Ф. Скворцов, И. С. Охотин, Т. С. Саиспаева // Обработка металлов (технология. оборудование. инструменты). -2012. - № 2. - С. 14-17.

83. Скворцов, В. Ф. Точность глубоких отверстий малого диаметра в полых толстостенных цилиндрах, обрабатываемых дорнованием с большими натягами / В. Ф. Скворцов, И. С. Охотин, А. Ю. Арляпов // Известия Томского политехнического ун-та. - 2011. - Т. 318. - № 2- С. 30-32.

84. Скворцов, В. Ф. Точность отверстий малых диаметров. обрабатываемых дорнованием твердосплавными прошивками в заготовках с бесконечной толщиной стенок / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов, Е. С. Брюханцев // Сб. тр. «Механика и машиностроение». - Томск : ТПУ, 2000. - С. 24-27.

85. Способ базирования заготовки при дорновании : пат. 2252842 Рос. Федерация : МПК В 23 D 43/02 / Скворцов В. Ф., Арляпов А. Ю., Данилов Н. В., Каменев С. А., Печенкин С. Г., Охотин И. С. ; заявитель и патентообладатель Томский политехнический ун-т. - № 2003131252/02 ; заявл. 23.10.03 ; опубл. 27.05.05, Бюл. № 15.

86. Способ дорнования с растяжением : пат. 2457932 Рос. Федерация : МПК В 24 В 39/02, В 23 D 43/02, В 23 D 37/04, В 23 Р 25/00 / Скворцов В. Ф., Арляпов А. Ю., Иванов М. А., Майстренко И. В. ; заявитель и патентообладатель Томский политехнический ун-т. - № 2011108170/02 ; заявл. 02.03.11 ; опубл. 10.08.12, Бюл. № 22.

87. Способ дорнования со сжатием : пат. 2620227 Рос. Федерация : МПК В 23 D 43/02, В 24 В 39/02 / Скворцов В. Ф., Бознак А. О., Арляпов А. Ю., Пергунов В. И. ; заявитель и патентообладатель Томский политехнический ун-т. - № 2015122832 ; заявл. 15.06.15 ; опубл. 23.05.2017, Бюл. №15.

88. Способ обработки полых цилиндров : пат. 2573165 Рос. Федерация : МПК В 24 В 39/02, В 23 Р 15/22 / Скворцов В. Ф., Арляпов А. Ю., Бознак А. О., Федотов В. С. ; заявитель и патентообладатель Томский политехнический ун-т. -№ 2014139643/02 ; заявл. 30.09.14 ; опубл. 20.01.16, Бюл. № 2.

89. Способ обработки полых цилиндров : пат. 2606145 Рос. Федерация : МПК В 24 В 39/02, В 23 Р 15/22 / Скворцов В. Ф., Бознак А. О., Арляпов А. Ю. ; заявитель и патентообладатель Томский политехнический ун-т. - № 2015137378 ; заявл. 01.09.15 ; опубл. 10.01.17, Бюл. № 1.

90. Способ снятия остаточных напряжений в трубных заготовках : а. с. 774904 СССР : МКИ В 23 Р 25/00 / Ю. Г. Проскуряков, А. Н. Исаев, В. Н. Романов, Ф. Ф. Валяев (СССР). - № 2681559/25-27 ; заявл. 04.11.78 ; опубл. 30.10.80, Бюл. № 40. - 3 с. : ил.

91. Суслов, А. Г. Научные основы технологии машиностроения / А. Г. Суслов, А. М. Дальский. - М. : Машиностроение, 2002. - 684 с.

92. Суслов, А. Г. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей машин обработкой пластическим деформированием / А. Г. Суслов // Справочник. Инженерный журнал. Приложение.

- 2003. - № 8. - С. 8-12.

93. Товпенец, Е. С. Остаточные тангенциальные напряжения в полых стальных цилиндрах, холоднонаклепанных изнутри / Е. С. Товпенец, П. С. Сахаров.

- М. : Металлургия, 1936. - № 12. - С. 35-42.

94. Токарев, А. В. Долговечность и остаточные напряжения в отверстиях пакетов при различных видах обработки / А. В. Токарев, Д. А. Токарев // Машиностроитель. - 2013. - № 10. - С. 34-36.

95. Хомяк, Б. С. Твердосплавный инструмент для холодной высадки и выдавливания / Б. С. Хомяк. - М. : Машиностроение, 1981. - 184 с.

96. Цеханов, Ю. А. Механика деформирующего протягивания как научная основа оценки качества деталей и работоспособности инструмента с износостойкими покрытиями : автореф. дис. ... д-ра. техн. наук. : 05.02.08 / Цеханов Юрий Александрович. - Киев, 1993. - 43 с.

97. Цеханов, Ю. А. Обеспечение точности отверстий. обработанных деформирующим протягиванием с малыми натягами / Ю. А. Цеханов, Е. А. Балаганская // Межвузовский сб. науч. тр. «Инновационные технологии и

оборудование машиностроительного комплекса». - Воронеж : ВГУ, 2005. - С. 116121.

98. Цеханов, Ю. А. Определяющий фактор. обеспечивающий точность отверстий. обработанных деформирующим протягиванием с малыми натягами / Ю. А. Цеханов, Е. А. Балаганская // Межвузовский сб. науч. тр. «Прогрессивные технологии и оборудование в электронике и машиностроении». - Воронеж : ВГУ, 2005. - С. 100-103.

99. Шадуро, Р. Н. Повышение качества подшипников скольжения поверхностным пластическим деформированием / Р. Н. Шадуро, В. Е. Панкратов, С. Н. Михеенко // Вестник Белорусско-Российского ун-та. - 2007. - № 2. - С. 4955.

100. Шадуро, Р. Н. Расчетно-аналитический метод определения точности при дорновании / Р. Н. Шадуро, В. В. Гапонов, П. А. Шацкий // Вестник Могилевского государственного технического ун-та. - 2006. - № 1. - С. 276-281.

101. Шадуро, Р. Н. Способы повышения точности дорнования отверстий / Р. Н. Шадуро, П. А. Шацкий // Вестник Могилевского государственного технического ун-та. - 2006. - № 1. - С. 282-286.

102. Шнейдер, Ю. Г. Технология финишной обработки давлением: Справочник / Ю. Г. Шнейдер. - СПб. : Политехника, 1998. - 414 с.

103. Щедрин, А. В. Обработка отверстий деформирующими прошивками, упрочненными регулярным микрорельефом / А. В. Щедрин, В. В. Сулаков // Тракторы и сельхозмашины. - 1990. - № 7. - С. 41-42.

104. Якобсон, М. О. Шероховатость. наклеп и остаточные напряжения при механической обработке / М. О. Якобсон. - М. : МАШГИЗ, 1956. - 292 с.

105. Aghdam, A. B. An FE analysis for assessing the effect of short-term exposure to elevated temperature on residual stresses around cold expanded fastener holes in aluminum alloy 7075-T6 / A. B. Aghdam, T. N. Chakherlou, K. Saeedi // Materials & Design. - 2010. - Т. 31. - № 1. - С. 500-507.

106. Chakherlou, T. N. A novel method of cold expansion which creates near-uniform compressive tangential residual stress around a fastener hole / T. N. Chakherlou,

J. Vogwell // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. - 2004. - T. 27. - № 5. - C. 343-351.

107. Chakherlou, T. N. An experimental investigation on the effect of short time exposure to elevated temperature on fatigue life of cold expanded fastener holes / T. N. Chakherlou, A. B. Aghdam // Materials & Design. - 2008. - T. 29. - № 8. - C. 15041511.

108. Chakherlou, T. N. Analysis of cold expanded fastener holes subjected to short time creep: finite element modelling and fatigue tests / T. N. Chakherlou, A. B. Aghdam, A. Akbari, K. Saeedi // Materials & Design. - 2010. - T. 31. - № 6. - C. 28582866.

109. Chakherlou, T. N. Effect of cold expansion on the fatigue life of Al 2024-T3 in double shear lap joints: Experimental and numerical investigations / T. N. Chakherlou, M. Shakouri, A. B. Aghdam, A. Akbari // Materials & Design. - 2012. - T. 33. - C. 185196.

110. De Castro, P. M. S. T. An overview on fatigue analysis of aeronautical structural details: Open hole. single rivet lap-joint. and lap-joint panel / P. M. S. T. De Castro, P. F. P. De Matos, P. M. G. P. Moreira, L. F. M. Da Silva // Materials Science and Engineering: A. - 2007. - T. 468. - C. 144-157.

111. De Matos, P. F. P. Analysis of the effect of cold-working of rivet holes on the fatigue life of an aluminum alloy / P. F. P. De Matos, A. J. McEvily, P. M. G. P. Moreira, P. M. S. T. De Castro // International Journal of Fatigue. - 2007. - T. 29. - № 3. - C. 575-586.

112. De Swardt, R. R. Finite element simulation of the Sachs boring method of measuring residual stresses in thick-walled cylinders / R. R. De Swardt // Journal of pressure vessel technology. - 2003. - T. 125. - № 3. - C. 274-276.

113. Duncheva, G. Fatigue life enhancement of welded stiffened S355 steel plates with noncircular openings / G. Duncheva, J. Maximov, N. Ganev, M. Ivanova // Journal of Constructional Steel Research. - 2015. - T. 112. - C. 93-107.

114. Duncheva, G. V. A new approach to enhancement of fatigue life of rail-end-bolt holes / G. V. Duncheva, J. T. Maximov // Engineering Failure Analysis. - 2013. - T. 29. - C. 167-179.

115. Dyl, T. C. Ballizing process impact on the geometric structure of the steel tubes / T. C. Dyl // Solid State Phenomena. - 2013. - T. 199. - C. 384-389.

116. Dyl, T. C. Effect of relative strain ratio on the reduce roughness surface layer tube holes after burnishing process / T. C. Dyl // Journal of KONES. - 2012. - T. 19. -C. 137-143.

117. Ekmekci, B. A semi-empirical approach for residual stresses in electric discharge machining (EDM) / B. Ekmekci, A. E. Tekkaya, A. Erden // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2006. - T. 46. - № 7. - C. 858-868.

118. Ekmekci, B. Residual stresses and white layer in electric discharge machining (EDM) / B. Ekmekci // Applied Surface Science. - 2007. - T. 253. - № 23. -C. 9234-9240.

119. El-Abden, S. Z. Finishing of non-ferrous internal surfaces using ballizing technique / S. Z. El-Abden, M. Abdel-Rahman, F. A. Mohamed // Journal of materials processing technology. - 2002. - T. 124. - № 1. - C. 144-152.

120. Elajrami, M. Experimental investigation of the effect of double cold expansion on the residual stresses distribution and on the fatigue life of rivet hole / M. Elajrami, R. Miloud, H. Milouki, F. B. Boukhoulda // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. - 2016. - T. 38. - № 8. - C. 2527-2532.

121. Farhangdoost, K. The effect of mandrel speed upon the residual stress distribution around cold expanded hole / K. Farhangdoost, A. Hosseini // Procedia Engineering. - 2011. - T. 10. - C. 2184-2189.

122. Fu, Y. Cold expansion technology of connection holes in aircraft structures: A review and prospect / Y. Fu, E. Ge, H. Su, J. Xu, R. Li // Chinese Journal of Aeronautics. - 2015. - T. 28. - № 4. - C. 961-973.

123. Garcia-Granada, A. A. A new procedure based on Sachs' boring for measuring non-axisymmetric residual stresses: experimental application / A. A. Garcia-

Granada, V. D. Lacarac, D. J. Smith, M. J. Pavier // International Journal of Mechanical Sciences. - 2001. - T. 43. - № 12. - C. 2753-2768.

124. Garcia-Granada, A. A. A new procedure based on Sachs' boring for measuring non-axisymmetric residual stresses / A. A. Garcia-Granada, D. J. Smith, M. J. Pavier // International journal of mechanical sciences. - 2000. - T. 42. - № 6. - C. 10271047.

125. Gazan, B. G. A. Ballizing an introduction to principles / B. G. A. Gazan // Automatic Machining. - 1969. - T. 30. - № 7. - C. 57-58.

126. Gopalakrishna, H. D. Cold expansion of holes and resulting fatigue life enhancement and residual stresses in Al 2024 T3 alloy-An experimental study / H. D. Gopalakrishna, H. N. Murthy, M. Krishna, M. S. Vinod, A. V. Suresh // Engineering Failure Analysis. - 2010. - T. 17. - № 2. - C. 361-368.

127. Koc, M. Prediction of residual stresses in quenched aluminum blocks and their reduction through cold working processes / M. Koc, J. Culp, T. Altan // Journal of materials processing technology. - 2006. - T. 174. - № 1. - C. 342-354.

128. Kruth, J. P. Measuring residual stress caused by wire EDM of tool steel / J. P. Kruth, P. Bleys // International Journal of Electrical Machining. - 2000. - T. 5. - C. 23-28.

129. Lai, M. O. Residual stress field of ballised holes / M. O. Lai, Z. He // Journal of mechanical science and technology. - 2012. - T. 26. - № 5. - C. 1555-1565.

130. Liao, K. Pre-stretching simulation and residual stresses measurement in aluminum alloy thick plates / K. Liao, Y. Wu, H. Gong // International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation. - IEEE, 2009. - T. 2. - C. 287291.

131. Liu, J. Effect of cold expansion on fatigue performance of open holes / J. Liu, X. J. Shao, Y. S. Liu, Z. F. Yue // Materials Science and Engineering: A. - 2008. -T. 477. - № 1. - C. 271-276.

132. Marannano, G. Effect of cold working and ring indentation on fatigue life of aluminum alloy specimens / G. Marannano, G. Virzi Mariotti, L. D'Acquisto, G. Restivo, N. Gianaris // Experimental Techniques. - 2015. - T. 39. - № 3. - C. 19-27.

133. Martin, A. R. Practical aspects of stretching aluminum alloy plate for aircraft / A. R. Martin // Journal of the institute of metals. - 1963. - T. 92. - № 1. - C. 6-11.

134. Maximov, J. T. A novel method and tool which enhance the fatigue life of structural components with fastener holes / J. T. Maximov, G. V. Duncheva, I. M. Amudjev // Engineering Failure Analysis. - 2013. - T. 31. - C. 132-143.

135. Maximov, J. T. An approach to modeling time-dependent creep and residual stress relaxation around cold worked holes in aluminum alloys at room temperature / J. T. Maximov, G. V. Duncheva, A. P. Anchev // Engineering Failure Analysis. - 2014. -T. 45. - C. 1-14.

136. Maximov, J. T. Enhancement of fatigue life of net section in fitted bolt connections / J. T. Maximov, G. V. Duncheva, N. Ganev // Journal of Constructional Steel Research. - 2012. - T. 74. - C. 37-48.

137. Özdemir, A. T. Relaxation of residual stresses at cold-worked fastener holes due to fatigue loading / A. T. Özdemir, L. Edwards // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. - 1997. - T. 20. - № 10. - C. 1443-1451.

138. Parker, A. P. A critical examination of Sachs' material-removal method for determination of residual stress / A. P. Parker // Pressure Vessels and Piping Conference. - American Society of Mechanical Engineers, 2003. - C. 1-4.

139. Robinson, J. S. Influence of cold compression on the residual stresses in 7449 forgings / J. S. Robinson, S. Hossain, C. E. Truman, E. C. Oliver, D. J. Hughes, M. E. Fox // Advanced X-Ray Analysis - 2009. - T. 52. - C. 667-674.

140. Rossini, N. S. Methods of measuring residual stresses in components / N. S. Rossini, M. Dassisti, K. Y. Benyounis, A. G. Olabi // Materials & Design. - 2012. - T. 35. - C. 572-588.

141. Sachs, G. The determination of residual stresses in rods and tubes / G. Sachs // Z. Metallkunde. - 1927. - T. 19. - № 9. - C. 352-357.

142. Skvortsov, V. F. Feasibility of the Davidenkov method for investigation of hoop residual stresses in cold expanded cylinders / V. F. Skvortsov, A. Yu. Arlyapov, A. O. Boznak, I. I. Ogol, A. B. Kim // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017 - T. 177. - № 012018. - C. 1-6.

143. Skvortsov, V. F. Influence of thick-walled cylinders length on the residual stresses generated during the single-cycle mandrelling / V. F. Skvortsov, A. O. Boznak, A. B. Kim, A. Yu. Arlyapov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2015. - T. 91. - № 12054. - C. 1-5.

144. Skvortsov, V. F. Reduction of the residual stresses in cold expanded thick-walled cylinders by plastic compression / V. F. Skvortsov, A. O. Boznak, A. B. Kim, A. Yu. Arlyapov, A. I. Dmitriev // Defence Technology. - 2016. - T. 12. - № 6. - C. 473479.

145. Skvortsov, V. F. Residual stresses in compression and tension mandrelling thick-walled cylinders / V. F. Skvortsov, A. Yu. Arlyapov, A. O. Boznak, A. B. Kim // International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems. - IEEE, 2014. - C. 1-4.

146. Withers, P. J. Residual stress and its role in failure / P. J. Withers // Reports on progress in physics. - 2007. - T. 70. - № 12. - C. 2211-2264.

147. Withers, P. J. Residual stress. Part 1 - measurement techniques / P. J. Withers, H. Bhadeshia // Materials science and Technology. - 2001. - T. 17. - № 4. - C. 355-365.

148. Yang, X. FEM simulation of quenching process in A357 aluminum alloy cylindrical bars and reduction of quench residual stress through cold stretching process / X. Yang, J. Zhu, Z. Nong, Z. Lai, D. He // Computational Materials Science. - 2013. - T. 69. - C. 396-413.

149. Yongshou, L. Finite element method and experimental investigation on the residual stress fields and fatigue performance of cold expansion hole / L. Yongshou, S. Xiaojun, L. Jun, Y. Zhufeng // Materials & Design. - 2010. - T. 31. - № 3. - C. 12081215.

150. Yuan, X. Numerical and experimental investigation of the cold expansion process with split sleeve in titanium alloy TC4 / X. Yuan, Z. F. Yue, S. F. Wen, L. Li, T. Feng // International Journal of Fatigue. - 2015. - T. 77. - C. 78-85.

УТВЕРЖДАЮ Директор ЗАО «Центр

АКТ

о внедрении результатов научно-исследовательской работы ассистента отделения материаловедения Томского политехнического университета Бознака А.О. по теме «Управление остаточными напряжениями при дорновании отверстий в толстостенных цилиндрах».

При изготовлении детали «Корпус коллиматора» из латуни ЛС59-1 в ЗАО «Центр точной механообработки» окончательная обработка отверстия (диаметр 2,5^-™, глубина 32мм) осуществлялась развертыванием. Такая обработка не

всегда обеспечивала требуемую точность, что приводило к браку изделий.

Основываясь на полученных в научно-исследовательской работе результатах предложено окончательную обработку указанного отверстия выполнять дорнованием, при этом операцию дорнования осуществлять в начале технологического процесса. То есть, отверстие диаметром 2,35~"0'1 мм в заготовке с наружным диаметром 10 мм и длиной 33,5±0,2 мм обрабатывают двухцикловым дорнованием инструментами с диаметром 2,5 и 2,525 мм. Диаметр отверстия после такой обработки составляет 2,5^' мм. Затем зенковкой удаляют наплывы металла у кромок отверстия и подвергают заготовку осевому пластическому сжатию с деформацией около 0,5% для снятия остаточных напряжений. Диаметр отверстия после этого составляет мм, а длина заготовки уменьшается до

33,3±0,2 мм. Такая обработка позволяет исключить коробление заготовок при последующей обработке резанием.

Предложенный технологический процесс является экономичным, и гарантирует обеспечение предъявляемых к точности отверстия требований, исключая появление бракованных по параметру 2,5^;™ деталей.

Инженер-технолог

Директор

Аспирант

/ Бознак А.О. /

УТВЕРЖДАЮ

ТПУ по ОД, доцент \ з ./ Вагнер А.Р. /

20 а г. 1- -

к^У г. Томск

АКТ

Комиссия инженерной школы новых производственных технологий Томского политехнического университета в составе: директор ИШНПТ доцент Яковлев А.Н., руководитель отделения материаловедения профессор Клименов В.А., руководитель основной образовательной программы по направлению подготовки бакалавриата 15.03.01 «Машиностроение» доцент Ефременков Е.А. составила настоящий акт о том, что результаты научных исследований, полученные в диссертационной работе ассистента отделения материаловедения Бознака А.О. используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных работ у студентов, обучающихся по направлению 15.03.01 «Машиностроение», по дисциплине «Основы технологии машиностроения» в Томском политехническом университете.

Директор ИШНПТ, доцент

Руководитель ООП, доцент

Руководитель ОМ, профессор