Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия

С. К. Каргапольцев, профессор кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств, докт. техн. наук, эл. почта: kck6262@mail.ru

Иркутский государственный университет путей сообщения, Иркутск, Россия
Р. С. Большаков, доцент кафедры управления эксплуатационной работой, канд. техн. наук, эл. почта: bolshakov_rs@mail.ru
А. К. Мозалевская, старший преподаватель кафедры строительства железных дорог, мостов и тоннелей

На основе исследований температурной обработки деталей предложено развитие методологии управления деформированным состоянием деталей малой жесткости из алюминиевых сплавов. Изучены образцы прямоугольной формы при наличии остаточных напряжений в двух плоскостях. На основании общепризнанных теоретических положений показано расположение остаточных напряжений в структуре образца при несимметричном характере распределения. Задача об остаточных напряжениях и деформациях при последовательной обработке детали с двух сторон решена с использованием общих подходов, известных из теории остаточных напряжений. Представлены математические модели формирования общих и локальных остаточных деформаций маложестких деталей типа пластин с подкреплением, обусловленных термическими остаточными напряжениями в заготовке и собственно процессом резания. Рассмотрена детализированная схема исследуемого образца с двусторонним ортогональным оребрением. Получены интегральные выражения для определения сил растяжения и сжатия в деталях данного типа, а также приведена формула для определения изгибающего момента. Приведено краткое описание ускоренной методики определения остаточных напряжений. Проанализировано деформированное состояние детали после обработки резанием. На основе проведенных научных исследований создан алгоритм системы автоматизированного проектирования технологического процесса производства деталей рассматриваемого типа с учетом всех факторов, влияющих на их производство. Предложен метод, основанный на определении площадей эпюр остаточных напряжений в двух плоскостях, который не противоречит известным теоретическим положениям. Показаны пути снижения остаточных деформаций маложестких подкрепленных деталей, в том числе с учетом их сложного геометрического профиля.

1. Биргер И. А. Остаточные напряжения. – М. : МАШГИЗ, 1963. – 233 с.
2. Промптов А. И. Формирование общих подходов к управлению качеством поверхности при механической обработке // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2005. № 2. С. 98–101.
3. Каргапольцев С. К. Остаточные деформации при фрезеровании маложестких деталей с подкреплением / Науч. редактор А. И. Промптов. – Иркутск : Иркутский Дом печати, 1999. – 136 с.

4. Каргапольцев С. К. Управление деформированным состоянием маложестких деталей типа пластин с подкреплением // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2004. № 1. С. 48–54.
5. Zhongxu X., Changpeng C. Study of residual stress in selective laser melting of Ti6Al4V // Materials & Design. 2020. Vol. 193. 108846. DOI: 10.1016/j.matdes.2020.108846
6. Rossini N. S., Dassisti M., Benyounis K. Y., Olabi A. G. Methods of measuring residual stresses in components (Review) // Materials and Design. 2012. No. 35. P. 572–588.
7. Schajer G. S. Residual Stresses: Measurement by Destructive Methods // Encyclopedia of Materials: Science and Technology. – Oxford : Elsevier Science, 2001. Section 5a. P. 8152–8158.
8. Schajer G. S., Philip S. W. Hole-Drilling Method for Measuring Residual Stresses // Synthesis SEM Lectures on Experimental Mechanics. 2018. No. 1. P. 1–186.
9. Ботвенко С. И. Пространственное распределение термических остаточных напряжений в пластине // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 12. С. 44–53.
10. Пат. 2494359 РФ. Способ определения остаточных закалочных напряжений / Ботвенко С. И. ; заявл. 10.02.2012 ; опубл. 27.09.2013.
11. Rickert T. Residual Stress Measurement by ESPI Hole-Drilling // Procedia CIRP. 2016. Vol. 45. P. 203–206.
12. Ghasemi A. R., Shokrieh M. M. Measuring residual stresses in composite materials using the simulated hole-drilling method // Residual Stresses in Composite Materials. Woodhead Publishing. 2014. P. 76–120.
13. Hill M. R. The Slitting Method // Practical Residual Stress Measurement Methods. – Vancouver : University of British Columbia, 2013. P. 89–108.
14. Cheng W., Finnie I. Residual Stress Measurement and the Slitting Method. – New York : Springer, 2007. – 164 p.
15. Махалов М. С., Кречетов А. А., Блюменштейн В. Ю., Горбатенко В. В. Исследование распределения остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя после механической обработки методами сверления зондирующих отверстий и цифровой корреляции изображений // iPolytech Journal. 2024. V. 28, № 1. C. 40–50.
16. Радченко В. П., Шишкин Д. М. Метод реконструкции остаточных напряжений в призматическом образце с надрезом полукруглого профиля после опережающего поверхностного пластического деформирования // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. 2020. Т. 20, Вып. 4. С. 478–492.
17. Иванов Д. А., Колосков А. А. Управление остаточными напряжениями в металлических элементах конструкции воздушных судов газоимпульсной обработкой // Технология металлов. 2020. № 3. С. 21–26.
18. Лебединский С. Г., Москвитин Г. В. Оценка эксплуатационного порогового уровня нагружения для литых железнодорожных сталей // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2021. № 1. С. 28–34.