OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 2 2026 137 EQUIPMENT. INSTRUMENTS следовательного перемещения локальной зоны контакта инструмента по заданной траектории [6]. Специфика этого метода заключается в том, что результирующие характеристики поверхности формируются в результате дискретного перекрытия единичных следов деформирования [7]. Эффективность строчного процесса ППД определяется поиском компромисса между двумя конкурирующими критериями – максимизацией глубины упрочненного слоя и уровня сжимающих остаточных напряжений, что требует высоких контактных давлений, и минимизацией высоты остаточных микронеровностей, что диктует необходимость применения инструмента с плавной формой контактной поверхности [8]. Ключевым фактором, влияющим на возможность достижения этого баланса, является геометрия рабочей поверхности ролика. В инженерной практике используются три базовых типа профилей, каждый из которых обладает специфическими особенностями механики контакта [9]. Однако прямое применение гладкого цилиндрического профиля (линейный контакт) в условиях строчной кинематики существенно ограничено из-за неизбежной краевой концентрации напряжений [10]. Эта геометрическая особенность приводит к неравномерности наклепа и образованию недопустимых дефектов в виде ступенек и наплывов в зонах перекрытия следов [11], что делает невозможным получение качественной поверхности без модификации инструмента. С другой стороны, профильный ролик (с вогнутой рабочей поверхностью), реализующий охватывающий (конформный) контакт, хотя и способствует снижению шероховатости, но кинематически обусловливает увеличение дифференциального проскальзывания на периферии пятна контакта [12, 13]. Это физическое явление ограничивает возможность применения высоких удельных давлений, необходимых для глубокого упрочнения материала. В качестве альтернативы рассматривается тороидальный профиль, формирующий локальный эллиптический контакт [14]. Данная геометрия обладает потенциалом для минимизации краевых эффектов и концентрации усилия деформирования. Тем не менее использование тороидального ролика требует точного согласования радиуса профиля с шагом подачи, поскольку произвольный выбор параметров может привести к формированию выраженной волнистости в виде глубоких остаточных гребешков или лунок, ухудшающих качество поверхности [15]. Вместе с тем анализ ограничений традиционных схем подводит к необходимости управления направлением течения металла. В этой связи особое значение приобретает реализация процесса в условиях стесненной пластической деформации. Как показано в работе [16], создание условий стеснения в зоне контакта (блокирование свободного вытеснения материала) позволяет не только интенсифицировать процесс упрочнения, но и существенно повысить однородность формируемого поверхностного слоя. Несмотря на существование указанных базовых форм, в научно-технической литературе отсутствует комплексный сравнительный анализ, который позволил бы количественно оценить их эффективность именно в условиях строчной обработки. Это обусловлено тем, что базовые инструменты, реализующие линейный и охватывающий контакт при обычном (широком) выглаживании, оказываются технологически непригодными для строчных схем из-за возникновения дефектов. В связи с этим существует неопределенность относительно того, какой из профилей способен обеспечить наилучшее сочетание глубины упрочнения, уровня сжимающих остаточных напряжений и качества остаточного микрорельефа при равных силовых условиях обработки. Без проведения такого анализа затруднительно сделать обоснованный выбор в пользу той или иной геометрии рабочего профиля инструмента. Целью настоящей работы является выбор и научное обоснование рациональных геометрических параметров контактной поверхности кольцевого ролика для процесса строчного ППД. Для достижения поставленной цели решается многокритериальная задача: обеспечение максимальной глубины упрочнения и величины сжимающих остаточных напряжений при одновременной минимизации искажений микрогеометрии поверхности, в частности высоты пластического наплыва í ( ) h , образующегося на границах единичных следов деформирования.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1