Новые технологические возможности отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием
Рассмотрен новый способ поверхностного пластического деформирования наружных цилиндрических поверхностей деталей машин, где деформирующий элемент инструмента является индентором с двумя рабочими профильными радиусами, и инструменту дополнительно сообщают вращательное движение относительно оси, проходящей через плоскость, соединяющую два ролика, и перпендикулярно к оси заготовки. Изучено влияние кинематики деформирования на характеристики качества поверхностного слоя упрочненных деталей: шероховатость, остаточные напряжения, глубину наклепа, твердость и микротвердость. Выявлена эффективность упрочнения деталей при обкатывании двухрадиусным роликом по сравнению с деформированием однорадиусным роликом. Ключевые слова: двухрадиусный ролик, деформационное упрочнение, поверхностное пластическое деформирование, качество поверхностного слоя, шероховатость, твердость, остаточные напряжения A new method of surface plastic deformation of the outer cylindrical surfaces of machine parts is considered. In this method, the deforming element of the tool is an indenter with two working profile radii, and an additional rotary motion is imparted to the tool about the axis passing through the plane connecting the two rolls and perpendicular to the axis of the workpiece. The influence of the kinematics of deformation on the quality characteristics of the surface layer of the hardened parts is studied: roughness, residual stresses, depth of hardening, hardness and microhardness. The efficiency of hardening by a two-radial roller compared to the deformation by a single-radial roller is established.
Представлена новая кинематика обкатных роликов, обеспечивающая поверхностное пластическое деформирование валов малой жесткости. На основе теории малых упругопластических деформаций и метода конечных элементов построены математи-ческие модели процесса упрочнения, позволяющие определять напряженное состоя-ние образцов в зависимости от формы и кинематики индентора. Рассмотрено влия-ние четырех схем деформирования -обкатывания качением, скольжением, одним и двумя роликами с вращением относительно диаметральной оси -на напряженное состояние. Выявлено, что основными факторами, влияющими на напряженно-деформированное состояние деталей, являются геометрия, форма, взаимное распо-ложение элементов деформирующего инструмента и их кинематика относительно обрабатываемой детали.Ключевые слова: конечно-элементное моделирование, интенсификация деформаци-онного процесса, напряженное состояние, поверхностное пластическое деформиро-вание, деформационное упрочнение, двухрадиусный ролик. This paper presents the new kinematics of reeling rollers that provide surface plastic deformation of low rigidity rollers. Mathematical models of the hardening process are built based on the small elastic deformation theory and the finite element method. The models are used to determine the stress state depending on the shape and the kinematics of the indenter. The effect of four different schemes of deformation on the stress state is considered, that are skiving, roller burnishing, burnishing by one or two rollers that rotate about a diametrical axis. It is established that the geometry, shape, kinematics and relative position of the elements of the deforming tool are the main factors that influence the stressstrain state of the parts.
Определение напряженного состояния в очаге деформации при поверхностном пла-стическом деформировании является важной задачей для осуществления технологи-ческого процесса и оказывает непосредственное влияние на технологическое качество и эксплуатационные характеристики деталей машин и изделия в целом. На основе теории малых упругопластических деформаций и метода конечных элементов с по-мощью прикладной программы ANSYS создана математическая модель локального нагружения, позволяющая определять напряженное состояние в очаге деформации и остаточные напряжения в упрочненной детали. Рассмотрено влияние различных факторов на напряженное состояние: диаметра шара, глубины внедрения, материала образца и диаметра цилиндрического образца. Полученные результаты показали, что применение метода конечных элементов в анализе технологических процессов упрочнения позволяет глубже понять процессы формирования напряжения, проис-ходящие во время деформирования заготовки.Ключевые слова: поверхностное пластическое деформирование, напряженное состо-яние, остаточное напряжение, локальное нагружение, диаметр шара, глубина упроч-нения.Determining the stress state in the deformation zone under surface plastic deformation is an important issue to consider when implementing the technological process. It has a direct impact on the technological quality and the operational characteristics of the machine parts and products in general. The mathematical model of local hardening is built based on the small elastic-plastic deformation theory and the finite element method using ANSYS software. The model can be used for determining the stress state in the deformation zone and residual stresses in the hardened part. The influence of various factors on the stress state is considered such as the ball diameter, depth of penetration, material of the sample and diameter of the cylindrical sample. The results obtained have shown that the application of the finite element
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.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.