Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування
Показано, что для обеспечения симметричности приложения нагрузки в процессе движения трещины в случаях, когда силы инерционного сопротивления не уравновешены, необходимо создание схем нагружения с распределенной, осевой и радиальной нагрузками, оказывающими в динамике дополнительное воздействие на п...
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2006
|
| Назва видання: | Физика и техника высоких давлений |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70217 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування / Влияние жестких схем нагружения на качество поверхности разрушения // Физика и техника высоких давлений. — 2006. — Т. 16, № 1. — С. 106-110. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-70217 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-702172014-11-01T03:01:20Z Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування Высоцкий, Е.Н. Показано, что для обеспечения симметричности приложения нагрузки в процессе движения трещины в случаях, когда силы инерционного сопротивления не уравновешены, необходимо создание схем нагружения с распределенной, осевой и радиальной нагрузками, оказывающими в динамике дополнительное воздействие на прокат. For a symmetrical application of loading in the process of crack motion in cases when forces of inertial resistance are unstable, creation of loading schemes is needed with distributed axial and radial loading rendering in dynamics an additional influence on rolled product. 2006 Article Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування / Влияние жестких схем нагружения на качество поверхности разрушения // Физика и техника высоких давлений. — 2006. — Т. 16, № 1. — С. 106-110. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.40.Np http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70217 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Показано, что для обеспечения симметричности приложения нагрузки в процессе движения трещины в случаях, когда силы инерционного сопротивления не уравновешены, необходимо создание схем нагружения с распределенной, осевой и радиальной нагрузками, оказывающими в динамике дополнительное воздействие на прокат. |
| format |
Article |
| author |
Высоцкий, Е.Н. |
| spellingShingle |
Высоцкий, Е.Н. Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування Физика и техника высоких давлений |
| author_facet |
Высоцкий, Е.Н. |
| author_sort |
Высоцкий, Е.Н. |
| title |
Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування |
| title_short |
Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування |
| title_full |
Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування |
| title_fullStr |
Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування |
| title_full_unstemmed |
Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування |
| title_sort |
вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| publishDate |
2006 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70217 |
| citation_txt |
Вплив жорстких схем навантаження на якість поверхні руйнування / Влияние жестких схем нагружения на качество поверхности разрушения // Физика и техника высоких давлений. — 2006. — Т. 16, № 1. — С. 106-110. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Физика и техника высоких давлений |
| work_keys_str_mv |
AT vysockijen vplivžorstkihshemnavantažennânaâkístʹpoverhnírujnuvannâ |
| first_indexed |
2025-07-05T19:29:10Z |
| last_indexed |
2025-07-05T19:29:10Z |
| _version_ |
1836836455944552448 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 1
106
PACS: 81.40.Np
Е.Н. Высоцкий
ВЛИЯНИЕ ЖЕСТКИХ СХЕМ НАГРУЖЕНИЯ НА КАЧЕСТВО
ПОВЕРХНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ
НПП «Станко Маш»
ул. Р. Люксембург, 72а, г. Донецк, 83114, Украина
Статья поступила в редакцию 11 апреля 2005 года
Показано, что для обеспечения симметричности приложения нагрузки в процессе
движения трещины в случаях, когда силы инерционного сопротивления не уравнове-
шены, необходимо создание схем нагружения с распределенной, осевой и радиальной
нагрузками, оказывающими в динамике дополнительное воздействие на прокат.
Введение
Фактором, который характеризует динамику процесса и частично качест-
во поверхности разрушения, является скорость распространения трещины.
На участке старт–остановка скорость ее распространения достигает большой
величины сразу после начала движения, а затем непрерывно уменьшается
вплоть до нуля. Но обычно по достижении некоторой достаточно большой
скорости трещина становится «неуправляемой». Бенбоу и Реслер [1] первы-
ми предложили стабилизировать ее траекторию путем приложения на кон-
цах расклиниваемой полосы осевого сжимающего напряжения, чтобы имен-
но вдоль этого направления и росла устойчивая трещина. Исходя из этого,
управление разрушением длинномерного проката при ломке осуществляется
путем создания относительно заданной плоскости поля сжимающих напря-
жений, в узком коридоре которого и продвигается трещина.
Схема трехточечного изгиба при симметричном приложении нагрузки к
длинномерному прокату обеспечивает симметричный угловой коридор
сжимающих напряжений только при равных значениях сил инерционного
сопротивления вне деформируемых отделяемых частей проката. Для обес-
печения симметричности приложения нагрузки в процессе движения тре-
щины в остальных случаях, когда силы инерционного сопротивления не
уравновешены, необходимо создание схем нагружения, оказывающих в ди-
намике дополнительное воздействие нагрузок на прокат.
Более сложным в конструктивном исполнении, но экономически оправ-
данным является путь стабилизации траектории трещины с приложением к
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 1
107
отделяемым частям проката уравновешивающих нагрузок: осевой, радиаль-
ной или распределенной.
Результаты экспериментальных исследований
Исследования проводили на стали ШХ15 твердостью 370 HV и стали 45
твердостью 220 HV. Концентратор напряжений наносили методом вдавлива-
ния ножа при глубине внедрения 1.5−6.0 mm, угле раскрытия надреза α = 90°
и радиусе r = 0.1 mm.
Для получения качественной поверхности разрушения были предложены
три принципиально различных схемы нагружения с дополнительным при-
ложением к отделяемым частям проката распределенной, осевой и радиаль-
ной нагрузок. Автором разработано и создано эффективное устройство, вы-
полняющее в один рабочий цикл последовательно ряд операций: надрез
проката в плоскости разрушения, нагружение проката изгибающей нагруз-
кой и, для случая разделения коротких заготовок, дополнительное нагруже-
ние отделяемых частей распределенной, осевой или радиальной нагрузками
(рис. 1). Из рисунка видно, что ветвление трещины осуществляется в двух
направлениях: меньший конец разделяемого проката (заготовок) имеет
большое перемещение в осевом направлении, т.е. наблюдается проскальзы-
вание между ломателями и опорой; больший же конец не проскальзывает,
обкатывается вокруг ломателя и опоры. Для случая сосредоточенной силы
усилие изгиба в 2 раза превышает предельные усилия. Это еще раз подтвер-
ждает гипотезу о превалирующем влиянии на характер разрушения старто-
вой скорости трещины.
Исследование влияния распределенной нагрузки на величину отклонения
траектории трещины путем подбора предельного угла изгиба на ломателях
посредством монолитных ломающих призм дало следующие результаты.
При больших (от 9°) углах ломающих призм величина отклонения траекто-
рии трещины δ имела максимальное значение, примерно равное 4−5 mm. В
момент разрушения угол изгиба заготовки не совпадал с углом ломающих
призм. При совпадении этих углов траектория трещины стабилизировалась.
Для стали ШХ15 при глубине надреза ∆H = 1.5 mm предельный угол состав-
лял 3°, а для ∆H = 3.0 mm − 2°. Для
стали 45 при глубине концентратора
∆H = 3.0 mm предельный угол равнял-
ся 6°, а для глубины концентратора
∆H = 6.0 mm − 5°. Увеличение и
уменьшение углов от оптимальных
значений приводило к росту величины
отклонения траектории трещины. За-
висимость этой величины от угла на-
клона ломателей показана на графике
(рис. 2,а). Из данных опытов видно, что
Рис. 1. Изломы проката на установке
с шарнирными ломателями и опорой
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 1
108
а
б
в
Рис. 2. Схемы нагружения с дополнительным приложением нагрузок и зависимо-
сти величины отклонения траектории трещины от угла наклона ломателей (а), ве-
личины начального зазора между торцом проката и подпором (б) и усилия проти-
водавления (в): 1, 1′ – сталь ШХ15; 2, 2′ – сталь 45
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 1
109
распределенная нагрузка может стабилизировать траекторию трещины пу-
тем подбора оптимальных углов изгиба проката и ломающих призм.
Изучение устройства жесткой связи подпора с ломающей призмой прово-
дили путем базирования осевого зазора ∆δ между заготовкой и планкой
большой жесткости, выполняющей роль осевого подпора (рис. 2,б). Как по-
казали исследования, большие (∆δ = 0.2−0.3 mm) зазоры не дали положи-
тельного результата. Отклонение траектории трещины от прямолинейности
для данных параметров составляло величину δ = 5.0 mm. При величине ∆δ <
< 0.2 mm наблюдалось резкое снижение величины δ. При ∆δ = 0.1 mm и при
его отсутствии траектория трещины стабилизировалась.
Из графика рис. 2,б видно, что при больших зазорах величина отклонения
траектории трещины соответствует ломке при обычном трехточечном на-
гружении с соотношением 1 1/l l′′ ′ ≤ 1. По-видимому, большие зазоры не обес-
печивают жесткого контакта заготовки с подпором, а при ∆δ < 0.1 mm и при
его отсутствии растяжение за счет изгиба дает достаточный осевой подпор,
который меняет схему напряженного состояния, обеспечивая в динамике
симметричный угловой коридор под сосредоточенной силой. Таким обра-
зом, на стабилизацию траектории трещины оказывают влияние не только
распределенная нагрузка, но и осевой подпор достаточной жесткости.
Радиальное поджатие короткой отделяемой части со стороны, противопо-
ложной приложению изгибающего усилия, осуществляли с помощью рессо-
ры усилием до 0.3 MN (рис. 2,в). Исследования показали, что для изучаемых
сталей малые усилия противодавления до 0.15 MN не обеспечивают равно-
весия сил инерционного сопротивления по обе стороны трещины. При уси-
лии противодавления, начиная с 0.17 MN для стали 45 и 0.21 MN для стали
ШХ15, трещина стабилизировала свое направление.
Выводы
Исследования ломки проката при жестких схемах нагружения подтверди-
ли правильность выдвинутой гипотезы о том, что противодеформирующее
усилие может стабилизировать траекторию трещины.
Распределенная, осевая и радиальная нагрузки, приложенные к отделяе-
мой короткой части проката с длиной менее 2 диаметров, при оптимально
выбранных параметрах концентратора напряжений обеспечивают стабили-
зацию траектории трещины путем дополнительного воздействия сил и сим-
метричное распределение напряжений под сосредоточенной силой.
Данная идея защищена рядом свидетельств на изобретения [2−9].
1. J.J. Benbow, F.C. Roesler, Proc. Phys. Soc. 70, 201 (1957).
2. Е.Н. Высоцкий, В.И. Косяк, А.с. 703254 СССР, МКИ В23D 23/00. Установка для
разделения прутков, Опубл. БИ № 46 (1979).
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 1
110
3. Е.Н. Высоцкий, В.И. Косяк, А.с. 674813 СССР, МКИ В21D 31/00. Способ разде-
ления проката, Опубл. БИ № 27 (1979).
4. Е.Н. Высоцкий, В.И. Косяк, А.с. 584985 СССР, МКИ В23D 23/00. Установка для
разделения прутка, Опубл. БИ № 47 (1977).
5. Е.Н. Высоцкий, В.И. Косяк, А.с. 602320 СССР, МКИ В23D 17/06. Установка для
ломки прутков, Опубл. БИ № 14 (1978).
6. Е.Н. Высоцкий, В.И. Косяк, А.с. 634865 СССР, МКИ В23D 23/00. Установка для
разделения материалов, Опубл. БИ № 44 (1978).
7. Е.Н. Высоцкий, В.И. Косяк, А.с. 645779 СССР, МКИ В23D 15/04. Установка для
разделения проката, Опубл. БИ № 5 (1979).
8. Е.Н. Высоцкий, В.И. Косяк, А.с. 673388 СССР, МКИ В23D 23/00. Установка для
разделения проката, Опубл. БИ № 26 (1979).
9. Е.Н. Высоцкий, В.И. Косяк, А.с. 688301 СССР, МКИ В23D 23/00. Установка для
раскроя прутков, Опубл. БИ № 36 (1979).
E.N. Vysotsky
INFLUENCE OF HARD LOADING SCHEMES ON QUALITY OF
FRACTURE SURFACE
For a symmetrical application of loading in the process of crack motion in cases when
forces of inertial resistance are unstable, creation of loading schemes is needed with dis-
tributed axial and radial loading rendering in dynamics an additional influence on rolled
product.
Fig. 1. Rolled product fracture at a plant with hinged breakers and support
Fig. 2. Loading schemes with additional application of load and dependences of value of
crack trajectory deviation as a function of angle of breakers tilting (а), value of initial gap
between rolled product face and the prop (б) and backpressure force (в): 1, 1′ – steel
ШХ15; 2, 2′ – steel 45
|