ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ • ОБОРУДОВАНИЕ • ИНСТРУМЕНТЫPrint ISSN: 1994-6309 Online ISSN: 2541-819X
Введение. Поверхностное пластическое деформирование, в том числе обкатывание, является эффективным способом повышения эксплуатационных свойств деталей машин. Одним из перспективных подходов к проектированию упрочняющих технологических процессов является механика технологического наследования. Для расчета наследственных параметров, характеризующих накопленную деформацию и поврежденность металла, возможно моделирование обкатывания как процесса плоской дробной деформации, что позволяет существенно сократить сроки моделирования процесса. Однако при вращении плоскости, в которой рассматривается напряженно-деформированное состояние, происходит изменение профиля ролика. Целью работы является оценка величины изменения профиля ролика в плоскости деформации в процессе деформирования как важного фактора, обеспечивающего точность получаемого решения. Методы исследования. Профиль ролика в плоскости деформации определяется линией пересечения поверхности ролика и этой плоскости. В работе приведен порядок расчета координат точек линий пересечения, представляющих собой кривые четвертого порядка, в зависимости от геометрических размеров ролика и детали, а также угла наклона плоскости деформации. Результаты и обсуждение. Для оценки величины изменения профиля ролика были определены координаты точек линий пересечения поверхности ролика и плоскости деформации для режимов обкатывания, соответствующим достаточно развитой пластической деформации, проведена аппроксимация полученных линий в системе координат, связанной с плоскостью деформации, и оценено относительное изменение координат линий пересечения при повороте плоскости деформации. В результате проведенных аналитических исследований установлено, что даже при развитой пластической деформации относительное изменение координат точек линий пересечения не превышает 0,1 %. Это свидетельствует о возможности использования при моделировании обкатывания с использованием модели плоской дробной деформации стационарного профиля ролика.
Кречетов Андрей Александрович
1. Технология и инструменты отделочно-упрочняющей обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. В 2 т. Т. 1: справочник / А.Г. Суслов, В.Ю. Блюменштейн, Р.В. Гуров, А.Н. Исаев, Л.Г. Одинцов, В.В. Плешаков, В.П. Федоров, Ю.Г. Шнейдер; под общ. ред. А.Г. Суслова. – М.: Машиностроение, 2014. – 480 с.
2. State of the art of Deep Rolling / P. Delgado, I.I. Cuesta, J.M. Alegre, A. Díaz // Precision Engineering. – 2016. – Vol. 46. – P. 1–10. – DOI: 10.1016/j.precisioneng.2016.05.001.
3. Altenberger I. Deep Rolling – the past, the present and the future // 9th International Conference on Shot Peening ICSP-9. – Paris, France, 2005. – P. 144–155.
4. Технологическое обеспечение заданного качества поверхностного слоя деталей при обработке динамическими методами поверхностного пластического деформирования / М.А. Тамаркин, А.С. Шведова, Р.В. Гребенкин, С.А. Новокрещенов // Вестник Донского государственного технического университета. – 2016. – Т. 16, № 3. – С. 46–52. – DOI: 10.12737/20220.
5. Волков А.Н.,Сазонов М.Б., Чигринев И.А. Исследование влияния методов ППД на структуру поверхностного слоя и сопротивление усталости // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. – 2012. – № 3 (34). – С. 153–156.
6. Зайдес С.А., Бобровский И.Н., Фам Ван Ань. Влияние кинематики локального деформирования на напряженное состояние поверхностного слоя // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2019. – № 5 (95). – С. 32–38. – DOI: 10.30987/article_5ca3030a5bfe86.87759559.
7. Influence of process and geometry parameters on the surface layer state after roller burnishing of IN718 / F. Klocke, V. Bäcker, H. Wegner, B. Feldhaus, H.-U. Baron, R. Hessert // Production Engineering. – 2009. – Vol. 3 (4). – P. 391–399. – DOI: 10.1007/s11740-009-0182-0.
8. Wonga C.C., Hartawana A., Teoa W.K. Deep cold rolling of features on aero-engine components // Procedia CIRP. – 2014. – Vol. 13. – P. 350–354. – DOI: 10.1016/j.procir.2014.04.059.
9. Fu H., Liu Y., Xu Q. Effect of deep rolling parameters on surface integrity of LZ50 axles // International Journal of Modern Physics B. – 2019. – Vol. 33, N 25. – P. 1950298. – DOI: 10.1142/S0217979219502989.
10. Wagner L., Ludian T., Wollmann M. Ball-burnishing and roller-burnishing to improve fatigue performance of structural alloys // Engineering Against Fracture / ed. by S. Pantelakis, C. Rodopoulos. – Dordrecht: Springer, 2009. – DOI: 10.1007/978-1-4020-9402-6_1.
11. Swirada S., Wdowika R. Determining the effect of ball burnishing parameters on surface roughness using the Taguchi method // Procedia Manufacturing. – 2019. – Vol. 34. – P. 287–292. – DOI: 10.1016/j.promfg.2019.06.152.
12. The influence of deep rolling on the surface integrity of AISI 1060 high carbon steel / A.M. Abrãoa, B. Denkenab, J. Köhlerb, B. Breidensteinb, T. Mörkeb // Procedia CIRP. – 2014. – Vol. 13. – P. 31–36. – DOI: 10.1016/j.procir.2014.04.006.
13. Prediction of roughness after ball burnishing of thermally coated surfaces / L. Hiegemann, C. Weddeling, N. BenKhalifa, A.E. Tekkaya // Journal of Materials Processing Technology. – 2015. – Vol. 217. – P. 193–201. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2014.11.008.
14. Курицына В.В., Мартынюк А.В., Грачев М.В. Направленное поверхностно-пластическое деформирование в системе управления формой прецизионных деталей пневмогидроагрегатов // Известия МГТУ «МАМИ». – 2014. – № 2 (20). – С. 55–63.
15. Kinner-Becker T., Sölter J., Karpuschewski B. A simulation-based analysis of internal material loads and material modifications in multi-step deep rolling // Procedia CIRP. – 2020. – Vol. 87. – P. 515–520. – DOI: 10.1016/j.procir.2020.02.060.
16. Meyer D. Cryogenic deep rolling – An energy based approach for enhanced cold surface hardening // CIRP Annals. – 2012. – Vol. 61, iss. 1. – P. 543–546. – DOI: 10.1016/j.cirp.2012.03.102.
17. Finite element analysis of the roller burnishing process for fatigue resistance increase of engine components / F. Klocke, V. Bäcker, H. Wegner, M. Zimmermann // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. – 2011. – Vol. 225, iss. 1. – P. 2–11. – DOI: 10.1243/09544054JEM2044.
18. Time-efficient prediction of the surface layer state after Deep Rolling using similarity mechanics approach / D. Trauth, F. Klocke, P. Mattfeld, A. Klinka // Procedia CIRP. – 2013. – Vol. 9. – P. 29–34. – DOI: 10.1016/j.procir.2013.06.163.
19. Hettig M., Meyera D. Sequential multistage deep rolling under varied contact conditions // Procedia CIRP. – 2020. – Vol. 87. – P. 291–296. – DOI: 10.1016/j.procir.2020.02.027.
20. Блюменштейн В.Ю., Смелянский В.М. Механика технологического наследования на стадиях обработки и эксплуатации деталей машин. – М.: Машиностроение-1, 2007. – 400 с.
21. Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. – М.: Машиностроение, 2002. – 300 с.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-08-00587.
Кречетов А.А. Стационарность профиля инструмента при моделировании поверхностного пластического деформирования обкатыванием как процесса плоской дробной деформации // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2021. – Т. 23, № 2. – С. 54–65. – DOI 10.17212/1994-6309-2021-23.2-54-65.
Krechetov A.A. Tool pro?le stationarity while simulating surface plastic deformation by rolling as a process of ?at periodically reproducible deformation. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2021, vol. 23, no. 2, pp. 54–65. DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.2-54-65. (In Russian).
