Государственный аграрн Государственный аграрный

ANNALS OF AGRARIAN SCIENCE, vol. 8, no. 2, 2010
ИЗВЕСТИЯ АГРАРНОЙ НАУКИ, Том 8, Ном. 2, 2010
------------------------------------------------------------------------------------------AGROENGINEERING АГРОИНЖЕНЕРИЯ
ВЛИЯНИЕ ДВУКРАТНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ (УЗО) НА
РЕЛАКСАЦИЮ ГЛАВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ
МАКРОМАКРО-НАПРЯЖЕНИЙ II РОДА.
Л.А. Азизбекян, С.В. Гаспарян
аграрный
Государственный аграрн
ый университет Армении
ул. Терьяна, 74, Ереван, 0009, Армения; [email protected]
Поступила в редакцию: 02.07.09; одобрена к печати; 07.01.10
В работе предлaгается
ультразвуковой волновой метод обработки, который
обеспечивает полную или частичную релаксацию макронапряжений II рода в
деталях машин. Повторная ультразвуковая обработка вдоль осей симметрии изделия
(вдоль оси X с последующим вдоль оси Y) активизирует движение заблокированных
винтовых дислокаций , увеличивает их подвижность и при помощи скольжения их
вдоль атомных плоскостей приводит к перераспределению макронапряжений.
ВВЕДЕНИЕ
Остаточные макронапряжения, возникающие в целом ряде технологических процесов
обработки металов, а также при эксплуатации деталей машин , представляют большую
опасность и снижают ресурс их работы.
В ряде отраслей новой техники используются машины и конструкции , для которых
режим интенсивного механического колебания приводит к развитию нежелательных
макронапряжений. Эти макронапряжения в процессе эксплуатации деталей развиваются и
перерастают в микротрещины, приводящие к разрушению металлов.
Существует множество методов термического и механического воздействия на
макронапряженное состояние металов с целю релаксации этих макронапряжений , однако
недостатком этих методов является то , что они приводят либо к нарушению целостности
деталей , либо релаксируют вместе с макронапряжениями.
В связи с этим возникает необходимость разрабатки нового современного метода,
позволяющего
тормозить развитие
макронапряжений
без заметного изменения
микронапряженного состояния металла.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Нами предложен метод профилактического двухкратного озвучивания напряжений
детали в ультразвуковом волновом поле. Для проведения экспериментальных исследований
изготовлялись образцы из сплава Д-16 в форме прямоугольной призмы. Исскуственным путем
туда вносились растягивающuе механические макронапряжения и рентгенографическим
методом в отмеченных областях оценивались макронапряжения II рода. Параллельно
исследовалaсь микротвердость образца в той же области. С целью перераспределения
механических макронапряжений, образец обрабатывался в поле ультразвуковой бегущей
волны (УЗБВ) по механизму нагружения (рис.).
Образец (1) одним концом закреплялся (клеем) к ультразвуковому вибратору (2) , а к
другому концу прикладывалась сильно поглощающая среда (3). Сверху на резиновый
поглощатель
прикладывалась нагрузка P, обеспечива-ющая качественный контакт
поглощающей среды с образцом.
3
1
2
УЗГ-10М
Рис. Схема ультразвукового нагружения сплава Д-16 для перераспределения
макронапряжений .
Режим озвучивания : ν = 20 кГц , А =30 мкм , обработка вдоль оси X , в последующем
вдоль оси Y. Продолжительность : от 2 до 10 минут.
После
каждого акта
УЗО
рентгенографически
[1]
оценивалось суммарное
макронапряжение ( σ x + σ y ) . Результаты измерений приведены в табл.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Из таблицы видно, что УЗО образца вдоль оси X в течение t =8 минут приводит к
релаксации макронапряжений до уровня 200-220 МПа . Для дальнейшего снижения уровня
растягивающих макронапряжений производилась УЗ обработка вдоль оси Y в течение 6
минут .
Табл.
Табл. Результаты релаксации макронаприжений до и после УЗО
(σ x + σ y ) МПа
N/N
зон
до
УЗО
УЗО вдоль оси X
Последующая (УЗО) вдоль оси Y
1
+445
t =2
мин
+360
t =4
мин
+300
t =6
мин
+250
t =8
мин
+230
t =10
мин
+220
t =2
мин
+200
t =4
мин
+120
t =6
мин
+40
t =8
мин
+35
t =10
мин
+35
2
+465
+380
+310
+265
+240
+240
+220
+150
+45
+40
+45
3
+470
+390
+330
+270
+250
+245
+235
+150
+50
+45
+50
ср
+460
+380
+310
+265
+240
+235
+218
+140
+45
+40
+45
В результате уровень суммарных макронапряжений снизился до значения 40-50 МПа.
Перераспределение остаточных макронапряжений в сплаве Д-16 методом УЗ воздействия
объясняется влиянием направленной волновой УЗ энергии на перестройку дислокационной
структуры в металле. В образце в процессе накопления
макронапряжений возникает
множество линейных дефектов (дислокаций) , которые блокируются на многочисленных
барьерах субструктуры металла ( атомы примесей , когерентные и не когерентные частицы
избыточных фаз и т.д.) [2].
В случае приложения к образцу направленного потока ультразвуковой энергии
достаточной мощности , вместе с абсолютно упругой деформацией, соизмеримой с размерами
элементарной ячейки кубической кристаллической решетки алюмbния,
происходит дополнительная деформация структиры за счет перемещения дислокаций
(дислокационная деформация ).Заблокированные краевые дислокации в процессе движения
по атомным плоскостям уводят упругую энерuию макронапряжений и приводят
к их
релаксации .В этом процессе немалую роль играют и винтовые дислокации, которые особенно
активизируются при повторной УЗ обработке образца вдоль оси Y . В этом случае винтовые
дислокации переползают из одной атомной плоскости в другую и продолжают свое движение
к малоуголовым границам.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При помощи двукратного УЗ воздействия вдоль осей X и Y , осуществляется
сглаживание нежелательных макронапряжений до минимального безопасного уровня . В
основе этого явления лежит процесс дислокационной перестройки кристаллической решетки ,
который заключается в движении и переползании заблокированных краевых и винтовых
дислокаций по атомным плоскостям кристаллической решетки Д-16.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Азизбекян Л.А., Саакян Ш.С.,.Матинян Г.Н. К методике рентгенографического
определения эффектов II рода // Изв. Арм. гос. агр. ун-та, 1, 2006, с. 67-69. Azizbekyan L. A.,
Sahakyan Sh. S., Matinyan G. N. To The Methodogy of Radiographic Definition of the II Type
Effects // Izv. Arm. State Agrarian University, 1, 2006, pp. 67-69 (in Russian). .
2. Азизбекян Л.А., Задоян Д.М.., Валюженич М.В. Определение плотнсти избыточных
дислокаций // Вестник Самарского ГТУ, 19, 2003, c. 210-218. Azizbekyan L. A.,. Zadoyan D. M,
Valuzhemich M.V. Definition of Redundant Dislocations Density // Vestnik of the Samara State
University of Technology, 19, 2003, pp. 210-218 (in Russian).
RELAXATION OF THE MAIN COMPONENTS OF THE SECOND RANK RESIDUAL
MAKROTENSION INFLUENCED BY THE DOUBLE
DOUBLE ULTRASONIC PROCESSING
L.H. Azizbekian,
Azizbekian, S.V.
S.V. Gasparian
The present research work suggests the method of treating the ultrasonic waves , which supposes
total or partial relaxation of the second rank tension of the process in machines. According to the
inverstigations the double ultrasonic treating passing throught the axes of the given symmetri
(first of all throught X-es , then Y-s) activates the banned outlined and helical disslocations ,
making them easily removable and redistribution of macrotension is carried out with the help of
sliding mechanism in atomic surfaces.