Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 4 2018 6 ТЕХНОЛОГИЯ Механика процесса поверхностного пластического деформирования. Модель упрочняемого упругопластического тела Максим Махалов a, * , Валерий Блюменштейн b Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачёва, ул. Весенняя, 28, г. Кемерово, 650000, Россия a https://orcid.org/0000-0002-3266-9724, maxim_ste@mail.ru, b http://orcid.org/0000-0002-3711-1535 , blumenstein@rambler.ru ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК621.787.4 История статьи : Поступила: 08 августа 2018 Рецензирование: 21 августа 2018 Принята к печати: 22 октября 2018 Доступно онлайн: 15 декабря 2018 Ключевые слова : Остаточные напряжения Механическое состояние металла Технологическое наследование Поверхностный слой Упрочняющая обработка Поверхностное пластическое деформирование Благодарности Авторы выражают признательность магистранту гр. КТм-161 Худойна- зарову А.А., принявшему участие в проведении исследований. АННОТАЦИЯ Введение. Механическое состояние металла, в частности степень деформации и остаточные напряжения (ОН) первого рода, в значительной степени определяет эксплуатационную долговечность изделий, особенно в условиях приложения знакопеременных нагрузок. Широкими возможностями по созданию благоприятного механического состояния металла обладают способы отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД). При этом точный расчет механического состояния при ППД не всегда представляется возможным, что сохраняет актуальность исследования и создания модельных представлений о формировании механического состояния и ОН на стадиях механической обработки при изготовлении металлических изделий. Отмечено, что метод конечных элементов (МКЭ) позволяет учитывать изменение механического состояния при многократном нагружении одного и того же микрообъема металла и получить более точные аналитические решения. Цель работы: развитие теоретических положений механики ППД на основе разработки модели упрочняемого упругопластического тела. В работе представлена конечно- элементная модель формирования механического состояния поверхностного слоя при упрочняющей обработке поверхностным пластическим деформированием (ППД), учитывающая явление технологического наследования. Результаты и обсуждение. Выполнено моделирование и получены распределения параметров напряженно-деформированного состояния, а также рассчитаны параметры механического состояния поверхностного слоя и остаточные напряжения, формируемые в процессе упрочняющей обработки ППД. Особенностью предложенной модели является учет явления технологического наследования и эффекта упрочняемого тела: наряду с учетом эволюции свойств металла, произошедшей на предшествующих операциях механической обработки, учитываются изменения свойств на текущей технологической операции. В предложенной модели учет эффекта упрочняемого тела реализован в виде схемы многократного нагружения-разгрузки металла детали по мере его продвижения через пространство очага деформации, что позволило с высокой точностью описать феноменологию процесса ППД. Представленные результаты подтверждают перспективность распространения изложенных модельных представлений на другие способы механической обработки и различные виды эксплуатационного нагружения упрочняемых ответственных изделий. Для цитирования: Махалов М.С., Блюменштейн В.Ю. Механика процесса поверхностного пластического деформирования. Модель упрочняемого упругопластического тела // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 4. – С. 6–20. – doi: 10.17212/1994-6309-2018-20.4-6-20. Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2018 Том 20 № 4 с. 6–20 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.4-6-20 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ______ *Адрес для переписки Махалов Максим Сергеевич , к.т.н., доцент Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачёва, ул. Весенняя, 28, 650000, г. Кемерово, Россия Тел.: +7-903-907-45-02, e-mail: maxim_ste@mail.ru Введение Механическое состояние металла, в частно- сти степень деформации и остаточные напряже- ния (ОН) первого рода, в значительной степени определяет эксплуатационную долговечность изделий, особенно в условиях приложения знако- переменных нагрузок. Широкими возможностя- ми по созданию благоприятного механического состояния металла обладают способы отделоч- но-упрочняющей обработки поверхностным пла- стическим деформированием (ППД) [1–2]. При этом точный расчет механического состояния при ППД не всегда представляется возможным. Это связано с упрощением схем нагружения, неуче- том эволюции свойств металла и др. При моделировании механического со- стояния металла в процессах механической и