Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 4 2018 7 TECHNOLOGY упрочняющей обработки исследователями ис- пользуются различные методы и подходы. Так, А.С. Букатый моделировал остаточные напря- жения и деформации диска компрессора газо- турбинного двигателя в процессе упрочнения ППД для оптимизации режимов упрочняющей обработки [3]. Зайдесом С.А. разработана чис- ленная модель напряженно-деформированного состояния в очаге деформации (ОД) и ОН в про- цессе охватывающего ППД [4]. Сидякин Ю.И. с соавторами провели математическое моделиро- вание контактного взаимодействия индентора с обрабатываемым материалом при ППД, приняв в качестве расчетного критерия интенсивность контактной пластической деформации [5]. Большинство исследователей успешно ис- пользуют метод конечных элементов (МКЭ), что позволяет достаточно качественно описать на- пряженно-деформированное состояние (НДС) металла и получить корректные инженерные решения. Кузнецов В.П. с соавторами смоде- лировали процесс выглаживания тонкого по- верхностного слоя стального образца под вне- дряемым с постоянной силой и движущимся с постоянной скоростью индентором [6]. Liou J.J. и El-Wardany T.I. с помощью МКЭ воспроизве- ли процесс глубокой упрочняющей обкатки пла- стин из титана [8]. Авторы работ [9–12] моделировали про- цесс упрочнения шариковым и роликовым ин- струментом как в 2D-, так и в 3D-постановке. Установлено, что деформации и остаточные напряжения имеют высокую сходимость с экс- периментальными данными, полученными из литературных источников. Ряд авторов успеш- но использовали МКЭ для моделирования НДС при лезвийных методах обработки: резанием, фрезерованием и другими методами в различ- ных постановках [13–20]. Использованные 2D- и 3D- постановки учитывали как силовое воздей- ствие, так и возникающие тепловые потоки при различных варьируемых параметрах режима об- работки. Ивлев Д.Д. развивает математический аппа- рат теории несжимаемого идеального изотроп- ного жесткопластического тела в направлении учета упрочнения пластического материала, ре- шая задачу для случая плоской деформации [21]. В работах А.Л. Воронцова с соавторами пред- ставлена математическая модель, учитывающая эффект упрочняемого тела для процесса вдав- ливания осесимметричного пуансона в поверх- ность тела больших размеров [22–23]. Показано, что принципиально невозможно надежно опре- делить прочностные свойства материала с по- мощью измерения твердости, поскольку разные металлы проявляют различную степень упроч- нения при одинаковой величине пластической деформации. Авторы отмечают, что аппарат МКЭ позво- ляет учитывать изменение механического со- стояния при многократном нагружении одного и того же микрообъема металла и получить более точные аналитические решения. Это может быть достигнуто путем разработки модели кривой те- чения, модели многократного нагружения и ка- чественного описания кинематики пластическо- го течения металла в очаге деформации. Цель работы : развитие теоретических поло- жений механики ППД на основе разработки мо- дели упрочняемого упругопластического тела. Задачи исследований : разработка схемы мно- гократного нагружения-разгрузки металла дета- ли, максимально учитывающей феноменологию процесса ППД; моделирование процесса ППД на основе аппарата механики ТН с учетом эф- фекта упрочняемого тела. Теория В работе использована базовая модель про- цесса ППД, разработанная В.М. Смелянским с помощью методов линий скольжения и визио- пластичности. Автором проведено моделирова- ние НДС очага деформации (ОД) и выявлены закономерности формирования поверхностного слоя деталей машин в процессах ППД обкатыва- нием и выглаживанием [1]. Согласно данной модели при обработке ППД в зоне контакта деформирующего инструмента с деталью возникает асимметричный очаг де- формации, форма и размеры которого зависят от технологических факторов (рис. 1). Движение частиц металла осуществляется вдоль линий тока, эквидистантных профилю очага деформа- ции и определяемых из решения задач механи- ки. Начальные параметры состояния, которые частицы металла имели до входа в очаг дефор- мации (линия AG ), трансформируются в нако- пленные к моменту их выхода из ОД (линия GF )