Оценка геометрических параметров отпечатка и давления в зоне контакта рабочего инструмента с заготовкой при реверсивном поверхностном пластическом деформировании

Приведены результаты моделирования влияния параметров реверсивного поверхностного пластического деформирования на геометрические параметры пластического отпечатка и давление в зоне контакта рабочего инструмента с заготовкой при статическом и реверсивном воздействиях. С помощью программного обеспечения SOLID WORKS-2019 и ANSYS-19.1 построена конечно-элементная модель контактной зоны для определения геометрических параметров пластического отпечатка и давления в зависимости от геометрических параметров и реверсивной частоты вращения рабочего инструмента, начального угла установки и амплитуды угла реверсивного вращения рабочего инструмента. Установлено, что геометрические и кинематические параметры рабочего инструмента оказывают значительное влияние на геометрические параметры пластического отпечатка и давление в зоне контакта рабочего инструмента с заготовкой при реверсивном поверхностном пластическом деформировании. На основе полученных результатов для повышения давления в зоне контакта рабочего инструмента с заготовкой, влияющего на степень упрочнения и сглаживание микронеровностей поверхности заготовки и формирование сжимающих остаточных напряжений, рекомендовано использовать следующие параметры тороидального ролика: диаметр — 20…30 мм; профильный радиус — 2,0…2,5 мм; расстояние между вершинами профиля — 1,5…2,0 мм, начальный угол установки — 90?; амплитуда угла реверсивного вращения — ±6…±8?; реверсивная частота вращения —200…240 дв.ход/мин.

Литература

[1] Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Москва, Машиностроение, 1987. 328 c.

[2] Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. Москва, Машиностроение, 2002. 300 с.

[3] Сулима А.М., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. Москва, Машиностроение, 1988. 239 с.

[4] Блюменштейн В.Ю. Инновационные технологии отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием в транспортном комплексе. Наукоемкие технологии в машиностроении, 2019, № 8, с. 16–24, doi: https://doi.org/10.30987/article_5d2635cb370c77.32034089

[5] Горленко О.А., Костенко Р.П. Технологическое обеспечение параметров шероховатости криволинейной поверхности при алмазном выглаживании. СТИН, 2000, № 6, с. 21–24.

[6] Григорьев С.Н., Кропоткина Е.Ю. Выбор оптимального способа поверхностного пластического деформирования. Вестник МГТУ СТАНКИН, 2012, № 2, c. 144–147.

[7] Махалов М.С. Расчетные модели остаточных напряжений поверхностного слоя после упрочнения способами поверхностного пластического деформирования. Ползуновский альманах, 2012, № 1. URL: http://elib.altstu.ru/journals/Files/pa2012_1/pdf/149mahalov.pdf

[8] Гуров Р.В. Формирование качества поверхностного слоя при отделочных и отделочно-упрочняющих режимах отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием. Вестник БГТУ, 2011, № 3, с. 67–73.

[9] Трунин А.В., Сидякин Ю.И., Абакумова С.Ю. и др. Оценка интенсивности остаточных напряжений в валах при ППД. Известия ВолГТУ, 2013, № 20, с. 67–70.

[10] Махалов М.С., Блюменштейн В.Ю. Механика процесса ППД. остаточные напряжения в упрочняемом упруго-пластическом теле. Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты), 2019, № 2, с. 110–123, doi: https://doi.org/10.17212/1994-6309-2019-21.2-110-123

[11] Сидякин Ю.И., Осипенко А.П., Бочаров Д.А. Совершенствование технологии отделочно-упрочняющей обработки валов поверхностным пластическим деформированием. Упрочняющие технологии и покрытия, 2007, № 8, с. 23–26.

[12] Полетаев В.А. Процессы поверхностного пластического деформирования. NOVAINFO.RU, 2018, № 80, с. 1–5.

[13] Колобков А.В. Новые конструкции инструмента для поверхностного пластического деформирования отверстий деталей. Вестник РГАТА им. П.А. Соловьева, 2008, № 1, с. 61–65.

[14] Зайдес С.А. От пластического отпечатка при внедрении рабочего инструмента к созданию новых процессов отделочно-упрочняющей обработки. Упрочняющие технологии и покрытия, 2019, т. 15, № 9, с. 399–403.

[15] Матлин М.М., Мозгунова А.И., Лебский С.Л. Прогнозирование параметров упрочнения деталей машин путем поверхностного пластического деформирования. Известия ВолГТУ, 2005, № 3, с. 52–55.

[16] Кочетков А.В., Барац Ф.Я., Шашков И.Г. Обзор исследований отделочно-упрочняющей обработки методом поверхностного пластического деформирования. Науковедение, 2013, № 4. URL: https://naukovedenie.ru/PDF/38tvn413.pdf

[17] Коробейников В.В. Методы упрочнения деталей машин поверхностным пластическим деформированием. Труды РГУПС, 2016, № 3, с. 77–81.

[18] Нго К.К., Зайдес С.А. Влияние кинематики локального поверхностного пластического деформирования на напряженно- деформированное состояние в очаге деформации. Вестник Иркутского государственного технического университета, 2017, т. 21, № 3, с. 39–47, doi: https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-3-39-47

[19] Зайдес С.А., Хо М.К. Маятниковое поверхностное пластическое деформирование цилиндрических заготовок. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, 2022, № 5, с. 344–353, doi: https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-5-344-353

[20] Зайдес С.А., Нгуен Х.Х. Влияние кинематики тороидального ролика на напряженно-деформированное состояние при поверхностном пластическом деформировании. Металлообработка, 2022, № 2, с. 40–48, doi: https://doi.org/10.25960/mo.2022.2.40

[21] Зайдес С.А., Нгуен Х.Х. Способ поверхностного пластического деформирования наружных поверхностей тел вращения. Патент РФ 2758713. Заявл., 14.01.2021, опубл. 01.11.2021.

[22] Зайдес С.А., Нгуен Х.Х. Влияние кинематики тороидального инструмента на напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя деталей машин. Наукоемкие технологии в машиностроении, 2022, № 6, с. 12–21, doi: https://doi.org/10.30987/2223-4608-2022-6-12-21

[23] Зайдес С.А., Нгуен Х.Х. Влияние основных параметров реверсивного поверхностного пластического деформирования на напряженно-деформированное состояние цилиндрических деталей. Системы. Методы. Технологии, 2022, № 3, с. 7–15.

[24] Vinciguerra V., Malgioglio G.L., Landi A. Modelling the elastic energy of a bifurcated wafer: a benchmark of the analytical solution vs. The ANSYS finite element analysis. Compos. Struct., 2022, vol. 281, art. 114996, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114996

[25] Баков К.А. ANSYS. Справочник пользователя. Москва, ДМК Пресс, 2005. 650 с.