книги / Технологические остаточные напряжения и их влияние на долговечность и надёжность металлоизделий

Следует отметить, что для прутков обычной точности диаметрами от 4,5 до 81 мм предельные отклонения находятся в пределах

±0,50 мм [15], что соизмеримо с данными, приведенными на рис. 5.14. Кроме предельных отклонений по точности, существуют предельные отклонения по прямолинейности, что свидетельствует о возможности неравномерности распределения остаточных напряжений по периметру прутковых металлоизделий.

Аналогичные расчёты выполнены для отклонений от номинальных размеров в соответствии с выражениями (5.18) и (5.21), связанных с действием остаточных напряжений на внешней и внутренней поверхностях трубных металлоизделий. На рис. 5.15 приведены результаты расчета возможных радиальных упругих перемещений на наружной и внутренней поверхностях оболочечных холоднокатаных труб при снятии остаточных напряжений в зависимости от анизотропных свойств материала (разница в значении модуля упругости в осевом и радиальном направлении), начиная с 0 (изотропный материал), 10, 20 %.

Для расчётов использовались следующие данные: наружный диаметр трубы 9,07–9,15 мм, внутренний диаметр трубы 7,72–7,85, модуль упругости в осевом направлении E′ = 9·104 МПа, µ′ = 0,31,

предел текучести σs0 = 205 МПа, диаметры заготовки до и после

пластической деформации d0 = 1,1, ψ = 0,02. d1

Знак минус в результатах расчётов (см. рис. 5.15, б) означает, что упругое перемещение вследствие снятия остаточных напряжений при отжиге, а также за счет релаксации напряжений или термической обработки приведет к уменьшению внутреннего радиуса трубы на величину Ur2. С увеличением радиуса трубной заготовки возможные радиальные перемещения растут. При увеличении анизотропности (разница в свойствах между радиальными и осевыми направлениями) изделия уменьшается величина радиальных перемещений. Отклонения от номинального размера на наружной поверхности больше, чем на внутренней.

221

Длина труб не более 4500 мм. Отклонение от прямолинейности трубы на длине 500 мм не более 0,5 мм, на всей длине трубы не более 1,5 мм.

Сравнивая результаты расчётов, представленные на рис. 5.15 и допуски по размерам труб в табл. 5.5, можно сделать вывод, что радиальные отклонения на наружной и внутренней поверхностях циркониевых труб соизмеримы с предельными отклонениями от номинальных размеров обычной точности [16].

Таблица 5.5 Геометрические размеры труб и их предельные отклонения [16]

* Овальность – разность максимального и минимального значений наружного диаметра в любом поперечном сечении трубы.

Таким образом, в данном разделе представлены методики оценки возможного отклонения от номинальных размеров прутков и труб за счет упругой деформации от остаточных напряжений, сформированных в процессе пластического деформирования анизотропных металлоизделий. Изменение геометрических размеров за счет упругой деформации от действия остаточных напряжений может быть существенным, что говорит о необходимости их учета при изготовлении высокоточных изделий.

223

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Никулин С.А. Циркониевые сплавы для ядерных энергетических реакторов. – М.: Учеба, 2007. – 92 c.

2.Займовский А.С. Циркониевые сплавы в атомной энергети-

ке. – М.: Наука, 1981.

3.Блюменталь, Уоррен Б. Химия циркония. – М.: Изд-во ИЛ,

1963.

4.Ривкин Е.Ю. Прочность сплавов циркония. – М.: Наука,

1974.

5.Меерсона Г.А. Металлургия циркония. – М.: Изд-во ИЛ,

1959.

6.Кузнецова Е.В., Рузанова Е.А., Соколовская К.Р.Оценка точности изготовления прецизионных циркониевых изделий, используемых в термоядерных реакторах // Аэрокосмическая техника и высокие технологии – 2004: материалы VII Всерос. науч.-техн. конф. / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2004. – С. 68.

7.Кузнецова Е.В., Балабанов Д.С. Остаточные напряжения при производстве циркониевых труб / Аэрокосмическая техника и высокие технологии – 2006: материалы IX Всерос. науч.-техн. конф. / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2006. – С. 103.

8. Соколов И.А., Уральский В.И. Остаточные напряжения

икачество металлопродукции. – М.: Металлургия, 1981. – 96 с.

9.Колмогоров Г.Л. Гидродинамическая подача смазки при обработке металлов давлением. – М.: Металлургия, 1986. – 168 c.

10.Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. – М.: Нау-

ка, 1975. – 576 c.

11.Kolmogorov G., Kuznetcova E, Filippov V. Residual stresses and accuracy of pipe preparations by manufacture zirconium tubes for the nuclear industry // Materials Science Forum. – 2006. – Vol. 524–525. – Р. 703–708. – Trans Tech Publications, Switzerland.

12.Колмогоров Г.Л., Кузнецова Е.В., Тиунов В.В. Формирование остаточных технологических напряжений и прочность анизотропных осесимметричных прутковых металлоизделий // Механика

224

композиционных материалов и конструкций. – 2009. – Т. 15, № 3. –

C.395–400.

13.Колмогоров Г.Л., Кузнецова Е.В. Влияние последеформационных остаточных напряжений на точность металлоизделий / Изв. вузов. Черная металлургия. – 2005. – № 7. – С. 42–44.

14.Колмогоров Г.Л., Кузнецова Е.В., Тиунов В.В. Остаточные напряжения и прочность анизотропных осесимметричных металлоизделий // Инновационные технологии: теория, инструменты, практика (INNOTECH 2009): материалы междунар. науч.-техн. конф. студентов и молодых учёных. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-а. – 2010. – С. 48–54.

15.Прутки [Электронный ресурс]. Продукция Чепецкого меха-

нического завода (ЧМЗ). – URL: http://www.chmz.net/product/zr/prutki/

свободный.

16.Трубы [Электронный ресурс]. Продукция Чепецкого меха-

нического завода (ЧМЗ). – URL: http: //www.chmz.net/product/zr/truba/

свободный.

225