Obrabotka Metallov 2009 No. 4

УДК 621.787: 621.91 АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОГРАММ НАГРУЖЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ УПРОЧНЯЮЩЕЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ К. П. ПЕТРЕНКО, старший преподаватель, КузГТУ, г. Кемерово Приведено описание стадий обработки и эксплуатации в единых терминах и категориях. Показана ключевая роль программ нагружения в формировании и трансформации свойств поверхностного слоя. Дано аналитическое описание программ нагружения на стадиях резания и поверхностного пластического деформирования в зависимости от параме- тров очагов деформации и режимов обработки. A description of the stages of processing and exploitation in the same terms and categories. Is shown that the key role of programs loading in the formation and transformation properties of the surface layer. An analytic description of programs loading on the stages of cutting and surface plastic deformation depending on the source parameters and the deformation modes of processing. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА : ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ, СТАДИЯ НАГРУЖЕНИЯ, ТЕХНОЛОГИЧЕ- СКИЙ ПРОЦЕСС УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ, ИНДЕНТОР. В настоящее время общепринято, что проектиро- вание технологических процессов механической об- работки необходимо проводить с учетом явления тех- нологического наследования (ТН). Согласно теории ТН свойства поверхностного слоя формируются на всем протяжении технологического процесса и экс- плуатации изделия, оказывая значительное влияние на долговечность. Процессы обработки и эксплуата- ции рассматриваются как стадии нагружения. В рамках настоящего исследования рассматрива- ются три стадии нагружения: • обработка резанием; • упрочняющая обработка поверхностным пла- стическим деформированием (ППД); • эксплутационное усталостное нагружение. Описанию накопления и трансформации свойств поверхностного слоя на всех стадиях нагружения в единых терминах и категориях в значительной степе- ни удовлетворяет математический аппарат механики деформирования и разрушения. В рамках феномено- логического подхода на каждой стадии нагружения в поверхностном слое происходит накопление дефор- мации сдвига Λ в условиях изменяющегося показа- теля напряженного состояния П. Зависимость Λ от П представляет собой программу нагружения (ПН), ко- торой принадлежит ключевая роль в формировании свойств поверхностного слоя с учетом явления ТН. Процесс механической обработки, характери- зующийся режимами, сопровождается внедрением индентора (режущего или деформирующего ин- струмента) в поверхностный слой. Это приводит к пластическому течению металла и возникновению очага деформации (ОД) в условиях изменяющегося напряженно-деформированного состояния (НДС). НДС наряду с историей нагружения формирует ПН. Под влиянием ПН в ОД происходит накопление де- формации, в результате чего формируется определен- ное состояние поверхностного слоя, характеризую- щееся накопленной степенью деформации сдвига Λ, степенью исчерпания запаса пластичности ψ, шеро- ховатостью, волнистостью, тензором остаточных на- пряжений T σ ост . Таким образом, ПН позволяет описывать форми- рование и трансформацию свойств поверхностного слоя с позиций обеспечения требуемого качества и долговечности изделия. ПН выступает в роли зве- на, связывающего режимы обработки с физическим состоянием поверхностного слоя. Перспективным является подход, позволяющий определять ПН не- посредственно по геометрическим параметрам ОД, минуя достаточно сложный и трудоемкий расчет НДС. Это дает возможность снизить трудоемкость и повысить эффективность проектирования техноло- гических процессов механической обработки. Программа нагружения, возникающая в процес- сах резания и ППД, характеризуется наличием трех участков квазимонотонной деформации. Точки, соот- ветствующие «старту» и «финишу» ПН, а также точ- ки смены знака деформирования рассматриваются в качестве ключевых точек ПН. Аналитическое описание ПН осуществлялось по схеме: • расчет Λ и П в ключевых точках ПН без учета истории нагружения; ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ТРУДЫ КОНФЕРЕНЦИИ № 4 (45) 2009 38