NX_mill

Расчет перераспределения напряжений

Pinned posts

ID: 1   Posted (edited)

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)

Edited by NX_mill

Share this post


Link to post
Share on other sites


UnPinned posts

ID: 2   Posted

@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

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 3   Posted (edited)

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.

Edited by soklakov

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 4   Posted

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?

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 5   Posted

В 23.06.2019 в 03:12, ANT0N1DZE сказал:

Правку на прессе не рассматриваете?

Пробовали, не особо получилось.( Очень тонкая деталь.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 6   Posted

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

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 7   Posted

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 8   Posted

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?

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 9   Posted

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..
 

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites
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)

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 11   Posted

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 12   Posted

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 13   Posted

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



  • Сообщения

    • soklakov
      потому что без конвекции) по телопроводности воздух - один из лучших изоляторов. в базальтовой вате изолирует не базальт, а воздух. базальт просто не горит, а вата мешает воздуху заниматься конвективным теплообменом.
    • MotorManiac
      Так то забавные результаты получились у автора, циркуляции нет из-за отсутствия градиента температур, гидростатика дает разную Т газа возле пода-свода, тогда нужно учитывать не среднюю Т , а минимальную - около пода.
    • karachun
      Сделал следующую итерацию - добавил объем воздуха твердым телом с к-том теплопроводности 0.018 и задал 40 Вт мощности на весь объем воздуха. И получилось не очень - температура в центре достигает 350 градусов. @soklakov Но эта конструкция может быть единичной и там не будет жестких требований к расходу провода или электричества. Я бы вообще постарался обвить обогреваемое оборудование этим проводом (тм же не просто воздух а какая-нибудь электроника). Если этот прибор значительно меньше самой коробки то нужно поддерживать постоянную температуру только вокруг прибора. Поставить прибор на ножки, обмотать поводом и закрыть кожухом, чтобы уменьшить конвективный теплообмен.  
    • soklakov
      однажды десятиклассники собрали проект с тепловым расчетом, в котором, в общем-то решалась линейная  задача теплопроводности многослойной стенки. кому-то хватило участка 1*1м2, а кто-то построил целое здание со всеми стенами. первые получали решение, само собой, быстрее, просто умножая на площадь всех стен, вторые решали медленнее и были точнее. но все параметризовали проект, в качестве выходных параметров была стоимость постройки, отталкиваясь от стоимости материалов стенки и их толщин, а также стоимость владения - сформированная исходя из мощности обогрева, потребной для поддержания +18 внутри дома, когда холодной зимой за бортом в -55. занятие длилось четыре часа, к концу все справились с заданием. а те, что рисовали целый дом, подрисовали туда еще один стальной болтик М8, идущий сквозь стену и создающий, тем самым, тепловой мостик - и узнали, как изменяется стоимость владения из-за одного неверно выполненного болта. точных цифр не помню, но было обидно дорого. Это Вам не нужна, а у ТС ограничение 190 С.
    • eliseyi@mail.ru
      координаты Е нету то есть не нужна только X Y Z MPCNC станок для хобби, прошивка Marlin 2.0.x alpha snapshot удобна тем, что вся электроника стоит копейки и печатать можно с Флешки https://3deshnik.ru/wiki/index.php/G-коды
    • karachun
      @soklakov Та нам же нужна средняя температура воздуха а не температура нагревателя.
    • soklakov
      в такой матмодели и нет места излучению. но нет и температуры нагревателя.
    • Neuvic
      Вопрос закрыт , спасибо большое lexa345 
    • Pavel_AMD
      190 градусов, но там все равно термостат будет регулировать температуру
    • karachun
      Немного изменил методику, теперь учитываю альфа внутри - 8 и альфа снаружи 20 и беру площадь как среднюю между площадью внутренней и внешней стенки. Для температуры воздуха внутри 0 градусов надо ~43,9 Вт. Посчитал эту же задачу в МКЭ, одну восьмушку и получил мощность ~33,5 Вт. Результаты по аналитике завышают мощность на 30%.