д.т.н., профессор кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair of Science named after V.M. Finkel’
к.т.н., доцент кафедры теплоэнергетики и экологии
Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department. of Thermal Power Engineering and Ecology
заместитель директора Института открытого образования
Deputy Director Institute of Open Education
д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof, Head of the Chair of Science named after V.M. Finkel'
аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Postgraduate student of the Department of Natural Sciences. Professor V.M. Finkel
преподаватель кафедры механики и машиностроения
Lecturer of the Department of Mechanics and Mechanical Engineering
Изучена эволюция напряженно-деформированного состояния покрытия из молибденовой быстрорежущей стали при электронно-пучковой обработке. В основу модели были положены уравнения термоупругости и теплопроводности. В качестве основной модели пластичности материала использовали модель линейного изотропного упрочнения. На верхней границе расчетной области задавали тепловой поток с учетом потерь на испарение вещества, ее считали свободной от напряжений. На нижней границе тепловой поток и перемещения считали равными нулю. На боковых границах расчетной области задавали периодические граничные условия по температуре и перемещению. Установлены распределения температуры и компонент тензора напряжений по расстоянию от поверхности облучения в различные моменты времени. Показано, что воздействие электронного пучка приводит к формированию биполярной термоупругой волны с устойчивыми полюсами в области растягивающих и сжимающих напряжений, которые расположены на расстоянии 4,2754 и 12,826 мкм от поверхности облучения. Появление максимума растягивающих напряжений обусловлено как формированием волны растяжения, так и закалочными эффектами, а также наличием карбидных фаз. Максимум сжимающих напряжений обусловлен наложением падающей и отраженной термоупругих волн. Получено распределение эквивалентных пластических деформаций по расстоянию от поверхности облучения. Его анализ показал, что вне зависимости от времени пластической деформацией охвачен слой толщиной до 20 мкм. Наибольшие значения эквивалентной пластической деформации (примерно 1,97 – необходимо уточнить к чему относится) наблюдаются вблизи поверхности материала. Области наибольших пластических деформаций размещены в виде паттерна.
The evolution of the stress-strain state of a molybdenum high-speed steel coating during electron-beam machining was studied. The model was based on the equations of thermoelasticity and thermal conductivity. A linear isotropic hardening model was used as the primary model of material plasticity. A heat flux accounting for evaporation losses was specified at the upper boundary of the computational domain; the domain was assumed to be stress-free. At the lower boundary, the heat flux and displacements were assumed to be zero. Periodic boundary conditions for temperature and displacement were specified at the lateral boundaries of the computational domain. The distributions of temperature and stress tensor components were determined over distances from the irradiated surface at various points in time. It was shown that exposure to the electron beam leads to the formation of a bipolar thermoelastic wave with stable poles in the region of tensile and compressive stresses, which are located at distances of 4.2754 and 12.826 μm from the irradiated surface. The peak tensile stress is due to both the formation of a tensile wave and quenching effects, as well as the presence of carbide phases. The peak compressive stress is caused by the superposition of incident and reflected thermoelastic waves. The distribution of equivalent plastic strains by distance from the irradiated surface was obtained. Analysis revealed that, regardless of time, plastic strain affects a layer up to 20 μm thick. The highest values of equivalent plastic strain (approximately 1.97 – the exact definition needs to be clarified) are observed near the material surface. The areas of greatest plastic strain are arranged in a pattern.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.