78 / 108
EuroWire –
май
2011
г.
76
Техническая статья
Параметры трещины
Параметр формы
V-образные, криволинейные,
подковообразные трещины
Глубина (h)
0.10, 0.35, 0.60, 1.0мм
Ширина (a)
0.73, 0.93, 1.15, 1.40мм
Угол наклона (θ)
60º, 70º, 80º, 90º, 100º, 110º, 120º
Направление
Круговое направление
Физические свойства проволоки
Материал
SUS304
Модуль Юнга
206GPa
Диаметр
10мм, 8мм
Полуугол рабочего конуса волоки, обжатие
α
=6º, R/P=20%
Коэффициент шероховатости
0.05μm
▼
▼
Таблица 3.
Параметры трещины
Рис. 10.
Изменения в трещине
после каждого прохода волочения
при экспериментальной оценке и
математическом анализе
▲
▲
Рис. 11.
Реологическое
поведение материала
подковообразной
трещины в процессе
волочения
волочению. Анализ роста этих трещин
и механизма их удаления проводится
опытным путем и методом конечных
элементов.
На поверхность образцов катанки
из нержавеющей стали (SUS304)
путем обработки на токарном станке
в продольном направлении были
нанесены царапины, после чего они
были исследованы опытным путем и
методом конечных элементов. В качестве
контрольных образцов использовались
образцы катанки, на которых путем
механического
воздействия
были
нанесены риски для образования
V-образных,
криволинейных
и
подковообразных трещин в круговом
направлении.
В
настоящем
исследовании
использовался программный комплекс
конечно-элементного моделирования
Marc Mentat 2008 R1 компании MSC. На
рис. 8, рис. 9 и в таблице 3 представлена
модель, использовавшаяся при анализе
методом конечных элементов, и
приводятся ее физические константы и,
соответственно, параметрыV-образной
трещины. Для коэффициента трения
(μ) было установлено значение 0,05.
Кроме того, для экономии времени
вычислений при выполнении анализа
методом
конечных
элементов
было принято, что модель является
осесимметричной.
4.1 Сравнительные результаты
экспериментальной оценки
и анализа методом конечных
элементов
На поверхность проволоки диаметром
8 мм была нанесена трещина глубиной
h=0,8 мм (8 %), и после каждого
прохода
волочения
проводилась
экспериментальная и аналитическая
оценка изменений ее формы. Начальная
трещина на поверхности исходной
проволоки имела асимметрически
V-образную форму.
Изучение формы начальной трещины
проводилось с помощью микроскопа,
при этом моделирование исходной
проволоки с трещиной той же формы
было выполнено методом конечных
элементов. Очевидно, что результат
анализа методом конечных элементов
хорошо соотносится с результатом
экспериментальнойоценки.Какпоказано
на рис. 10, трещина, судя по всему,
удаляется вследствие того, что сторона
AB вдавливается в микроструктуру
проволоки; однако сторона трещины BC
ориентированаподуглом,нависая,таким
образом, над стороной AB и образуя
перекрывающую трещину (дефект).
В ходе экспериментальной оценки и
анализа методом конечных элементов
Распределение остаточных напряжений по оси X
Направление
волочения
Экспериментальная оценка Математический анализ
Исходная
проволока
Исходная проволока
Исходная проволока
1
проход
2
проход
1 проход
1 проход
3 прохода
2 прохода
3
проход
Направление
волочения
Подковообразная
трещина