Расчет перераспределения напряжений

[NX_mill 95]

Добрый день всем CAE-шникам от CAMовцев:))

 

Может кто знает или сталкивался с подобной задачей.

 

У меня есть изделие из стали 20, диск - диаметром 80 мм и толщиной 0,3 мм.

На самом деле таких изделий много и они разных толщин и диаметров, но для постановки задачи возьмем одну.

 

В размер 0,3 мм диск мы шлифуем. В момент шлифовки, диск примагничен к столу и, соответственно, ровный.

После открепления его "ведет" т.е. он начинает быть похожим на сухой лист (по форме напоминает чипсы).

Это происходит из-за наличия внутренних напряжений в металле, при такой толщине остаточные напряжения меняют форму детали как им удобно.

 

Наша же задача - добиться идеальной плоскостности. Для этого пробуем делать терморихтовку - стягиваем диск между двумя ровными шлифованными плитами

и отправляем на термообработку.

По идее, под воздействием температуры в заневоленном состоянии (под нагрузкой) остаточные напряжения должны равномерно перераспределиться по телу диска и он должен стать ровным.

На практике же, то получается, то не получается. 

 

А теперь вопрос:

А возможно ли посчитать, сколько времени нужно выдержать диск в печке, чтобы произошло то самое перераспределение напряжений?

 

Всем спасибо)

Изменено 18 июня 2019 пользователем NX_mill

[AlexKaz 1 822]

@NX_mill , подозреваю, Вы не в том разделе задали вопрос. Вам к технологам, а каешники тут не помогут.

Вообще, самый простой способ - провести ряд экспериментов и набрать статистику.

По теме в интернетах море статей https://www.google.com/search?q=релаксация+остаточных+напряжений

[soklakov 1 475]

В 18.06.2019 в 14:08, NX_mill сказал:

А возможно ли посчитать, сколько времени нужно выдержать диск в печке, чтобы произошло то самое перераспределение напряжений?

дело не столько во времени, сколько в температуре. для рекристаллизации нужно поднять температуру выше точки аустенитного превращения.

выдержка, конечно, тоже важна, равно как и скорость остывания потом, но все же в меньшей степени.

В 18.06.2019 в 14:08, NX_mill сказал:

По идее, под воздействием температуры в заневоленном состоянии (под нагрузкой) остаточные напряжения должны равномерно перераспределиться по телу диска и он должен стать ровным.

в целом, да. только это не перераспределение, а сброс на ноль. когда в процессе охлаждения металл проходит точку аустенита, то напряжения исчезают. правда, уже второй раз. в первый раз они исчезают при нагреве. это первичная и вторичная рекристализация.

 

Таким образом, Вам стоит убедиться, что Ваш диск оказывается прогрет выше точки аустенита во всем объеме. А это может оказаться весьма затруднительно, если он заневолен в массивные металлокнструкции, которые обеспечивают интесивный теплосъем. Решить такую тепловую задачу могут САЕ-шники, но нет смысла, если Вы бросаете диск в печь вместе с этой оснасткой.

А вот время выдержки, необходимое для успешного сброса напряжений, величина справочная и определяется для каждого материала в простом эксперименте. По крайней мере, пока это не моделируют численно на поток. Можно иметь в виду, что необходимое время тем меньше, чем больше Вы превысите точку аустенита. Если же точку аустенита не превышать, то рано или поздно ползучесть приведет к релаксации напряжений и в этом случае, но это уже совершенно другой порядок временных промежутков.

В 18.06.2019 в 14:08, NX_mill сказал:

После открепления его "ведет" т.е. он начинает быть похожим на сухой лист (по форме напоминает чипсы).

она нагревается во время шлифовки? попробуйте дать ему остыть до того, как откреплять.

Изменено 22 июня 2019 пользователем soklakov

[ANT0N1DZE 178]

Сдается мне, что тут может не помочь отжиг вообще, если в процессе обработки происходит пластическая деформация. При сварке тоже происходят необратимые деформации из-за неравномерного интенсивного нагрева.

Правку на прессе не рассматриваете?

[NX_mill 95]

В 23.06.2019 в 03:12, ANT0N1DZE сказал:

Правку на прессе не рассматриваете?

Пробовали, не особо получилось.( Очень тонкая деталь.

[ANT0N1DZE 178]

6 часов назад, NX_mill сказал:

Очень тонкая деталь

Смотря какое усилие.

А так желательно прокатать и после вырезать из листа, или просто прокатать, если небольшое уширение допустимо

[NX_mill 95]

18 минут назад, ANT0N1DZE сказал:

Смотря какое усилие.

А так желательно прокатать и после вырезать из листа, или просто прокатать, если небольшое уширение допустимо

Да, самое оптимальное. Видимо так и будем делать.

[soklakov 1 475]

В 23.06.2019 в 03:12, ANT0N1DZE сказал:

может не помочь отжиг вообще, если в процессе обработки происходит пластическая деформация. При сварке тоже происходят необратимые деформации из-за неравномерного интенсивного нагрева.

и отжиг помогает снять остаточные напряжения после сварки. другое дело, что не к любому шву подберешься. но как раз пластику, сопровождаемую остаточными напряжениями, мы и снимаем отжигом.

@NX_mill , так что насчет дать ему остыть?

[Jesse 958]

В 18.06.2019 в 14:08, NX_mill сказал:

В размер 0,3 мм диск мы шлифуем. В момент шлифовки, диск примагничен к столу и, соответственно, ровный.

После открепления его "ведет" т.е. он начинает быть похожим на сухой лист (по форме напоминает чипсы).

первый раз читал тему не обратил внимания, сейчас обратил..)
а что если диск "ведёт" из-за магнитострикции? для такой толщины вполне реально имхо! то бишь резко снимают магнитное поле, и диск деформируется по экспоненте со временем (гистерезис все дела).
 @NX_mill , есть возможность медленно снимать намагниченность после окончания шлифовки чтобы проверить эту теорию?)
вообще говоря такую штуку в КАЕ интересно было б посчитать, но вручную тоже должна легко считаться благодаря простой геометрии и малой толщине..
 

[NX_mill 95]

8 часов назад, soklakov сказал:

так что насчет дать ему остыть?

Проблема не в этом, у нас нагрева на шлифовке нет)

Мы грамотно шлифуем, без прижогов, в нашем случае нагрев материала вообще недопустим, потому что нужны однородные магнитные свойства.

 

8 часов назад, Jesse сказал:

есть возможность медленно снимать намагниченность после окончания шлифовки чтобы проверить эту теорию?)

К сожалению, нет) классический шлифовальный с магнитным столом)

[ANT0N1DZE 178]

В 28.06.2019 в 10:36, soklakov сказал:

но как раз пластику, сопровождаемую остаточными напряжениями, мы и снимаем отжигом

Но в точное начальное положение деталь все равно может и не вернуться, а тут вроде как раз точность нужна

[Jesse 958]

про магнитострикцию чё т все молчат.. ну что, возможно - невозможно?)

[soklakov 1 475]

3 часа назад, ANT0N1DZE сказал:

Но в точное начальное положение деталь все равно может и не вернуться, а тут вроде как раз точность нужна

более того - отжиг вообще по задумке форму не меняет. он снимает отсаточные напряжения, не изменяя форму конструкции. в этом и идея заневолить пластинку в плоском состоянии. нагреть. и остудить в этом заневоленом состоянии. пластинка должна расслабиться, оставшись плоской. потом разневоливаем, а она без напряжений и плоская. так и пробовал делать ТС, но план дал сбой.