Метод розрахунку напруженого стану композиційних матеріалів

Abstract

Високопродуктивний буровий інструмент виготовляють із конструкційних матеріалів, яким притаманна велика твердість та значна пластичність. Такі властивості мають двофазні композиційні матеріали, які отримують при застосуванні обертових ливарних форм. В струмину розплавленого металу засипають твердосплавні гранули. Завдяки відцентровим силам вони переміщуються в розплавленій металевій матриці до зовнішньої робочої поверхні деталі. Під час її охолодження від температури кристалізації металу до кімнатної температури в об’ємі отриманого виробу виникає напружений стан внаслідок різниці термічних коефіцієнтів лінійного розширення матеріалів в’язкої матриці та гранул армітора із значною твердістю. Зменшення напруг в матриці і гранулі можна досягти покриттям гранул плакуючим шаром. В даній роботі розроблений метод розрахунку механічних напружень системи “металозв’язка – плакуючий шар – сферична гранула армітора”.

Высокопроизводительный буровой инструмент изготавливают из конструкционных материалов, обладающих большой твердостью и значительной пластичностью. Такие свойства имеют двухфазные композиционные материалы, получаемые при применении вращающихся литейных форм. В струю расплавленного металла засыпают твердосплавные гранулы. Благодаря центробежным силам они перемещаются в расплавленной металлической матрице к внешней рабочей поверхности детали. При ее охлаждении от температуры кристаллизации металла до комнатной в объеме полученного изделия возникает напряженное состояние в результате разницы термических коэффициентов линейного расширения материалов вязкой матрицы и гранул армитора со значительным твердостью. Уменьшение напряжений в матрице и грануле можно достичь покрытием гранул плакирующим слоем. В данной работе разработан метод расчета механических напряжений системы "металлосвязь – плакирующий слой – сферическая гранула армитора".

High productive drilling tool is made of structural materials, which are characterized by hardness and high ductility. These properties also belong to the two-phase composite materials, which are obtained by using pivoting moulds. Hard-alloy granules are poured into a molten metal stream. Due to centrifugal forces, they move into the molten metal matrix to the outer working surface of the materials. When it is cooled from the metal crystallization temperature to the room temperature, the stress state emerges in the volume of an obtained material, which is due to the difference of thermal linear expansion coefficients of materials of viscous matrix and armitor granules with considerable firmness. Stress reduction in matrix and granules can be obtained by covering the granules with a cladding layer. This paper deals with the development of the method for calculating the mechanical stresses of the “metal-on-metal connection – cladding layer – spherical armitora granule” system.