ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Таблица 2

Показатели безопасности муки из винограда «Амурский»

Показатель Допустимые значения Результат исследования

Токсичные элементы, мг/кг, не более

Свинец < 5,0 < 0,0005

Кадмий < 1,0 < 0,0015

Мышьяк < 3,0 < 0,0015

Ртуть < 1,0 < 0,0001

Пестициды, мг/кг, не более

ГХЦГ (сумма изомеров) < 1,0 < 0,0005

ДДТ и его метаболиты < 1,0 < 0,0005

Гептахлор не допускается отсутствует

Алдрин не допускается отсутствует

Микробиологические показатели

Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), КОЕ/1 г не более < 50000 < 10

Бактерии группы кишечной палочки (БГКП) (колиформы) в 0,1 г. не допускается не обнаружено

E. coli, в 0,1 г. не допускается не обнаружено

Патогенные микроорганизмы (в том числе сальмонеллы), в 10 г не допускается не обнаружено

Дрожжи, КОЕ/1г не более < 100 < 10

Плесени, КОЕ/1г не более < 100 < 10

Радионуклиды, Бг/кг, не более

Стронций - 90 < 100 < 5,0

Цезий - 137 < 200 < 3,0

Антибиотики, мг/кг не допускается не обнаружено

Внесение в творожный продукт муки из винограда «Амурский», произрастающего на территории южных регионов Дальнего Востока и являющегося источником природных антиоксидантов, позволит обеспечить стабильность компонентов в процессе хранения и придаст продукту функциональные свойства.

Список литературы

1. Казьмин Г.Г. Дальневосточные лианы / Г.Г. Казьмин. - Хабаровск: Книжное издательство. - 1984. -160 с.

2. Корнен Н.Н. Исследование состава и свойства БАД из семян винограда / Н.Н. Корнен // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - 2013. - № 1 (18). - С. 48-52.

3. Лебедева Л.Я. Виноград на Дальнем Востоке / Л.Я.

Лебедева, А.И. Лебедев. - Владивосток: Дальневосточное книжное издательство. - 1970. - 240 с.

4. Решетник Е.И. Научное обоснование технологии ферментированных молочных продуктов на основе биотехнологических систем: монография / Е.И. Решетник, В.А. Максимюк, Е.А. Уточкина. - Благовещенск: ДальГАУ, 2013. - 111 с.

5. Тутельян В.А. Флавоноиды: содержание в пищевых продуктах, уровень потребления, биодоступность / В.А. Тутельян, А.К. Батурин, Э.А. Мартинчик // Вопросы питания. - 2004. - № 6. - С. 43-48.

6. Тюкавкина Н.А. Природные флавоноиды как пищевые антиоксиданты и биологически активные добавки / Н.А. Тюкавкина, И.А. Руленко, Ю.А. Колесник // Вопросы питания. - 1996. - № 2. - С. 33-38.

ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Малкина Ирина Валериевна

Старший преподаватель, Самарский государственный технический университет, г. Самара

Plastic deformation of materials With the application of ultrasound Malkina Irina Valerievna, Senior lecturer, Samara state technical University, Samara АННОТАЦИЯ

Проведен анализ влияния ультразвука на процесс пластической деформации материалов при обработке клепаных соединений. ABSTRACT

The analysis of the influence of ultrasound on the process of plastic deformation of the material during processing riveted connections.

Ключевые слова: ультразвуковые колебания; пластическая деформация. Keywords: ultrasonic vibrations; plastic deformation.

Важной особенностью ультразвука, определяющей его широкое применение в различных областях науки и техники, является возможность получения направленного, хорошо сфокусированного излучения высокой интенсивности.

Воздействие ультразвука на процесс пластической деформации обусловлено его влиянием на контактные условия, на структуру и свойства деформируемого металла.

При наложении ультразвуковых колебаний наблюдается два эффекта: акустическое разупрочнение и акустическое упрочнение. Первый - при воздействии мощным ультразвуком. При достижении определённого уровня акустической энергии, зависящего от свойств материала, деформация может происходить при комнатной температуре без приложения внешней нагрузки.

Ультразвуковые колебания снижают статическое напряжение текучести аналогично нагреву, но для достижения одного и того же эффекта при воздействии ультразвуком требуется значительно меньше энергии. Объясняется это тем, что ультразвуковая энергия поглощается в тех местах кристаллической решётки, которые являются носителями механизма пластической деформации (дислокации, границы зёрен и т.д.), и почти не поглощается в свободных от дефектов зонах кристаллов [3].

При изучении влияния ультразвука на изменение прочностных свойств металлов установлено, что при наложении на отожжённые медные образцы ультразвуковых колебаний высокой интенсивности в течение 30...40 секунд происходит повышение предела прочности. При сжатии образцов из сплава Д16 и стали 45 в ультразвуковом поле при малых амплитудах колебаний (4.10 мкм) одно и то же усилие позволяет получить большую абсолютную деформацию. При изучении усталостной прочности стали 45 на частоте 18,4.18.8 кГц, микротвёрдость материала в зоне максимальных напряжений повышается [1].

В современном машиностроении предъявляются высокие требования к надёжности машин. Повышение качества сборки выпускаемой продукции неразрывно связано с разработкой новых технологий. Сборка с применением заклепок - основной способ соединения элементов конструкций, работающих под действием вибрационных и знакопеременных нагрузок. Клепкой обеспечивается прочное соединение деталей из разнородных материалов [2].

Процесс клепки имеет существенные недостатки. При соединении разнопрочных материалов и при использовании высокопрочных заклепок наблюдается разрушение зоны соединения или растрескивание формируемых головок заклепок. Осадка стержней заклепок во многих случаях вызывает деформирование объёмных конструкций.

Перспективным направлением повышения качества сборочных соединений является применение ультразвуковых колебаний малой амплитуды. В настоящее время проведено большое число исследований в области пластической обработки материалов с воздействием ультразвука на зону деформирования. Полученные резуль-

таты показывают значительное снижение усилий при формировании головок заклепок за счёт увеличения податливости материала в зоне соединения. Опытами установлено снижение статической нагрузки при деформации в несколько раз при одновременном улучшении качества клепаного соединения. Отмечается также возможность применения заклепок из титановых сплавов.

Колебания, которые возникают в акустической системе, являются упругими. Форма этих колебаний гармоническая и описывается выражением:

A—Asii

(1)

где А - смещение в данном элементе системы в момент времени ^ Ат - максимальное значение смещения; f - частота колебаний.

Уравнение движения элемента массы:

F - ma

(2)

где F - сила, действующая на массу т; а - ускорение.

Рассматривая формируемую головку заклепки как присоединённую к инструменту массу, можно определить силу, действующую на эту массу:

dt

(3)

где FM - максимальное значение силы.

Длина стержня заклепки, формируемого в головку, равна полутора диаметра. Значение силы, действующей на заклепку, вычисляется по формуле:

^ (4)

где V - объём формируемой части заклепки; g - ускорение свободного падения; е - удельный вес материала заклепки [2].

Расчёты показывают, что усилие воздействия торца концентратора на заклепку приблизительно в 400 раз меньше усилия, необходимого для деформирования, следовательно, такое механическое воздействие не может существенно снизить усилие при клепке.

Схема подведения ультразвуковых колебаний в зону формирования головки заклепки приведена на ри-сунке.1.

Экспериментальная работа проводилась на специально разработанной установке с частотой колебаний 18 кГц и акустической мощностью1кВт. Данная установка предназначена для формирования головок из стали, меди и алюминиевых сплавов, а также для запрессовки деталей [1]. Результаты испытаний представлены на диаграмме рисунке 2. Приведена зависимость статического усилия деформирования Р от амплитуды колебаний торца концентратора А. Диаметр исследуемых заклепок - 3 мм. Анализ диаграммы показал, что ультразвуковые колебания снижают величину Р приблизительно в 1,5 раза. С увеличением амплитуды колебаний статическое усилие заклепки уменьшается, что находится в соответствии с полученными расчётными данными. Степень снижения Р объясняется не столько динамическим воздействием ультразвука, сколько изменением прочности и пластичности материала в ультразвуковом поле.

\ \ \

\

\

Рисунок.1. Схема подведения УЗК в зону деформирования: 1 - концентратор УЗП, 2 - заклепка,

3 - массивный опорный элемент

Технологические возможности ультразвуковой клепки оценивались по соотношению деформаций головки и стержня заклепки. Эксперимент показал, что при малых значениях амплитуд ультразвуковых колебаний образцы деформируются с образованием выпуклой бочки, кривизна образующей которой меньше, чем при

обычном нагружении. Следовательно, ультразвуковая клепка позволяет осуществлять формирование нормальных головок практически без поперечной деформации стержня, что весьма важно при расклепывании подвижных соединений.

Р,Н 6000

л

4400

А,30 мкм

Рисунок 2. Зависимость статического усилия деформации Р от амплитуды колебаний торца концентратора А:

сталь 20 ........... сплавД1

Проводилось формирование головок заклепок в материалах, имеющих меньшую прочность по сравнению с заклепкой, а также склепывание материалов с большой разницей в прочности. При прессовой и ударной клепке во всех случаях наблюдается разрушение пластин из оргстекла. Применение ультразвука позволяет осуществлять соединение пластин из оргстекла и стали толщиной 3 мм стальными заклепками.

Качество ультразвуковой клепки оценивалось прочностью заклепочных соединений, выполненных прессовым способом. Испытывали на разрыв соединение, выполненное заклепкой диаметром 3 мм. Материал заклепок - сплав Д1. Происходит увеличение прочности на срез и смятие заклепок.

Полученные результаты показали, что ультразвуковая клепка обеспечивает прочность соединений не-

сколько большую (приблизительно на 10 %), чем прессовая клепка. Характер разрушения заклепок в обоих случаях одинаков - смятие при растягивающей нагрузке.

Проведенные исследования позволили сделать вывод, что ультразвуковая клепка эффективна в следующих случаях:

• присоединении материалов с большой разницей прочностных свойств (металлов с пластмассой, деревом, волокнистыми материалами и т.д.);

• при формировании головок стержней с малой продольной жесткостью;

• при соединении маложестких ажурных элементов конструкций.

Введение ультразвуковых колебаний малой амплитуды в зону соединений деталей, образованных клепкой,

приводит к снижению сопротивления пластическому деформированию, что улучшает эксплуатационные свойства соединений.

Список литературы 1. Малкина И.В. Применение ультразвука для повышения эффективности сборки клепаных соединений деталей // журнал «В мире научных открытий»,

2010, № 4 (10), часть 15. - с. 45-46.

2. Нерубай М.С., Калашников В.В., Штриков Б.Л., Яресько С.И. Физико-химические методы обработки и сборки. - М.: Машиностроение - 1,2005. -396с.

3. Штриков Б.Л., Калашников В.В. Ультразвуковая сборка. - М.: Машиностроение - 1,2006. - 225с.

УСЛОВИЯ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ НА ОСНОВЕ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ

ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ

Матохин Геннадий Владимирович

доктор тех. наук, профессор, Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток

Воробьев Алексей Юрьевич

кандидат тех. наук, доцент, Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток

Игуменов Александр Анатольевич первый заместитель директора, ООО «Тихоокеанский головной аттестационный центр,

г. Владивосток Лютарь Виталий Станиславович начальник отдела, ООО «Региональный центр диагностики инженерных сооружений», г. Владивосток

CONDITIONS FATIGUE STRENGTH-BASED COMPUTATIONAL MODEL FOR THE LIMIT OF ENDURANCE Matokhin Gennady, doctor of technical Sciences, Professor, Far Eastern Federal University, Vladivostok Vorobyov Alexey, candidate of technical Sciences, associate Professor, Far Eastern Federal University, Vladivostok Igumenov Aleksandr, head Deputy Director, Pacific head certification center, Vladivostok Lutar Vitaly, head of Department, The Regional center for diagnostic engineering structures", Vladivostok АННОТАЦИЯ

Предложена методика расчетной оценки усталостной прочности элементов конструкций на базе сведений о стандартных механических характеристиках материалов. ABSTRACT

The proposed method of estimating the fatigue strength of structural elements on the basis of information about the mechanical characteristics standard materials.

Ключевые слова: предел выносливости; пороговый коэффициент; интенсивность напряжений; эквивалентные напряжения.

Keywords: fatigue line estimation; threshold ratio; stress intensity; stress equivalent.

В настоящее время сложно выделить какую-либо теорию, позволяющую корректно судить об усталостной прочности деталей, работающих в условиях сложного напряженного состояния. Задача становится практически неразрешимой, если компоненты тензора напряжений могут меняться произвольно (с разными частотами, несовпадающими фазами и т.д.). Тем не менее большинство реальных элементов конструкций работает в условиях сложного напряженного состояния (СНС) и поэтому совершенствование моделей оценки усталостной прочности имеет важное практическое значение.

Циклическое нагружение можно представить в виде действия постоянной составляющей и циклической с амплитудой ста.(Рис.1) Такое представление рабочей нагрузки позволяет получить расчетную математическую модель оценки предела выносливости для (СНС).

Известно [1], что для начала движения трещины в феррито- перлитных сталях необходимо, чтобы в ее вершине выполнялось условие

^ мсе СТтах

где RMCE - сопротивляемость микросколу деформированного материала.

Приравнивая напряжения сттах напряжениям ст1, получим

СТ

Rce ä1 Di

ст (ст ,ст ) = Я ■ О ... ; или А т а' тсе . (1)

где D - коэффициент перенапряжения.

Применяя степенную аппроксимацию диаграмм

растяжения

2т

ä = ä = а

С ä ^ m+1 УпР

а

т V т у

условие (1) запишем в виде

(

ä

а

2m ^ m+1

г _ упр

V ä0,2 у

= • D

, (2)

где т - коэффициент упрочнения действительной диаграммы деформирования.