The reduction of residual stresses in cold expanded thick-walled cylinders by plastic compression

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Thick-walled cylinders (D/d≥2) constitute a large group of parts with precise small diameter holes (d=1…10 mm). Improvement of surface finish and accuracy of small diameter holes is an actual task and requires the development of new methods of processing and cold expansion is one of the most effective methods of finishing and hardening of holes in such parts. Along with high productivity, cold expansion helps to increase accuracy, improve surface roughness, considerably work-harden surface layer and generate favorable compressive residual stresses. However, residual stresses generated during cold expansion of parts such as thick-walled cylinders can be undesirably high in some cases. We suppose that in order to maintain high accuracy of holes and to lower residual stresses after cold expansion of thick-walled cylinders, which undergo throughout plastic deformations, it is needed to perform axial plastic compression with subsequent cold expansion with small interferences. To test the hypothesis, we studied accuracy of holes as well as hoop, radial and axial residual stresses in cylinders made of steel grade 50 (0.5% C, НВ 2170…2290 MPa) with hole diameter d=5 mm, outer diameter D=15 and length L=30 mm by Sachs method. It is found that double-cycle cold expansion with total interference аΣ/d=5.1% generates hoop residual stresses with largest absolute value equal to 284 MPa, which, after plastic compression with strain ∆L/L equal to 0.5% and 1% and single-cycle cold expansion with interference a/d=0.9%, changed to 177 MPa. It is shown that high hole accuracy (IT7) achieved through double-cycle expansion remained at the same high level after plastic compression and single-cycle expansion.

About the authors

V. F Skvortsov

National Research Tomsk Polytechnic University

30, Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russian Federation

A. O Boznak

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: aleksey@tpu.ru
30, Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russian Federation

References

  1. Проскуряков Ю.Г. Дорнование отверстий. - Свердловск: Машгиз, 1961. - 192 с.
  2. Розенберг А.М., Розенберг О.А. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания. - Киев: Наукова думка, 1990. - 320 с.
  3. Шнейдер Ю.Г. Технология финишной обработки давлением: справочник. - СПб.: Политехника, 1998. - 414 с.
  4. Скворцов В.Ф., Арляпов А.Ю., Охотин И.С. Дорнование глубоких отверстий малого диаметра // Справочник. Инженерный журнал. Приложение. - 2012. - № 2. - С. 1-24.
  5. Скворцов В.Ф., Охотин И.С., Арляпов А.Ю. Остаточные напряжения при дорновании отверстий малого диаметра в полых толстостенных цилиндрах с большими натягами // Известия Томского политехнического университета. - 2010. - Т. 316, № 2. - С. 24-27.
  6. Остаточные напряжения и точность деталей, обработанных дорнованием / Ю.Г. Проскуряков, А.Н. Исаев, Л.В. Попов, Ф.Ф. Валяев // Вестник машиностроения. - 1973. - № 7. - С. 57-60.
  7. Проскуряков Ю.Г., Романов В.Н., Исаев А.Н. Объемное дорнование отверстий. - М.: Машиностроение, 1984. - 224 с.
  8. Вишняков Я.Д., Пискарев В.Д. Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах. - М.: Металлургия, 1989. - 254 с.
  9. Проскуряков Ю.Г. Технология упрочняюще-калибрующей и формообразующей обработки металлов. - М.: Машиностроение, 1971. - 208 с.
  10. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. В 2 ч. Ч. 1. Деформация и разрушение. - М.: Машиностроение, 1974. - 472 с.
  11. Алюминий: пер. с англ. / под ред. А.Т. Туманова, Ф.И. Квасова, И.Н. Фридляндера. - М.: Металлургия, 1972. - 664 с.
  12. Биргер И.А. Остаточные напряжения. - М.: Машгиз, 1963. - 232 с.
  13. Кобрин М.М., Дехтярь Л.И. Определение внутренних напряжений в цилиндрических деталях. - М.: Машиностроение, 1965. - 175 с.
  14. Остаточные напряжения при дорновании отверстий в толстостенных цилиндрах по схемам сжатия и растяжения / В.Ф. Скворцов, Р.С. Цыганков, А.О. Бознак, В.С. Федотов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты. - 2014. - № 3 (64). - С. 45-50.
  15. Скворцов В.Ф., Бознак А.О. Влияние длины толстостенных цилиндров на остаточные напряжения, возникающие при одноцикловом дорновании отверстий // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2015. - № 1 (66). - С. 20-26. - doi: 10.17212/1994-6309-2015-1-20-26.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».