The study covers the influence of electromechanical surface treatment (EMT), non-abrasive ultrasonic finishing (NAUF), their complex influence with subsequent aging on the fatigue life and surface microhardness changes. Samples for research were made of VT22 transition alloy rods after standard thermomechanical treatment. EMT was carried out by sample surface rolling with a roller and applying a high density current between them. As a result, surface thermomechanical treatment was carried out with the local fast surface heating and cooling. NAUF were implemented by shock treatment with an ultrasonic emitter striking on the treated surface. This revealed 1.8 times higher fatigue life when loading by rotational bending (with amplitude of 0.5σв) for samples after NAUF in comparison with the untreated initial state together with a slight increase in microhardness (up to 16 %). EMT reduces microhardness and fatigue life by almost 20 % and 70 %, respectively. EMT + NAUF complex processing has an insignificant effect on microhardness, but it increases fatigue life by 40 % with respect to EMT. Aging at 450 °C for 5 hours increases microhardness after EMT by 30–40 % with a simultaneous increase in fatigue life by 2 times. The aging of samples subjected to EMT + NAUF revealed virtually no increase in microhardness, but increased fatigue life by almost 3 times (as compared to EMT). According to fractography results, the reduction in fatigue life after EMT is associated with a reduction in the crack initiation stage, which virtually excludes this stage of fatigue damage accumulation from the overall sample fatigue life.
Багмутов В.П., Денисевич Д.С., Захаров И.Н., Иванников А.Ю. Об учете нелинейных и связанных эффектов теп-ловой задачи и фазовых переходов при моделировании технологии контактного термосилового поверхностного упроч-нения металлических сплавов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университе-та. Механика. Представлена новая постановка задачи о статическом расширении. Рас-смотрена постановка контактной термосиловой задачи с учетом фазовых превра-щений и численное решение её термоструктурной подзадачи, возникающей при моделировании процесса поверхностного упрочнения электромеханической обра-боткой (ЭМО). Предложена математическая модель формирования структуры ме-таллических сплавов при ЭМО на основе совместного анализа расчетных данных о динамике температурных полей и термокинетической диаграммы на примере титанового сплава Ti6Al2V. Кинетика характерного для ЭМО мартенситного пре-вращения при этом описана с использованием эмпирического уравнения Койсти-нена-Марбургера.Приведен алгоритм решения тепловой задачи на основе метода конечных элементов в слабой форме Галеркина. При аппроксимации расчетной области, представленной в виде полупространства, использовались специальные конечные элементы типа Зенкевича.На основе серии вычислительных экспериментов исследовано влияние ве-личины временного шага на точность решения задачи. Проведен анализ значимо-сти связанных и нелинейных эффектов, характерных для высокоскоростных высо-котемпературных тепловых процессов, в частности изменения теплофизических свойств металла, наличия скрытой теплоты фазовых переходов, теплового излу-чения и зависимости теплофизических свойств металла от температуры.
Ключевые слова:метод конечных элементов, метод Галеркина, нестационар-ная теплопроводность, связанные эффекты, структурно-фазовые превращения, поверхностное упрочнение, контактное термосиловое нагружение.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.