Семен Азикович Зайдес, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой машиностроительных технологий и материалов
Россия, 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Semen A. Zaides, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head of the Chair “Engineering Technology and Materials”
83 Lermontova Str., Irkutsk 664074, Russian Federation
Хо Минь Куан, аспирант кафедры материаловедения, сварочных и аддитивных технологий
Россия, 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Ho Minh Quan, Postgraduate of the Chair of Materials Science, Welding and Additive Technologies
83 Lermontova Str., Irkutsk 664074, Russian Federation
В статье рассматриваются особенности кинематики рабочего инструмента в виде кругового сектора при упрочнении маятниковым поверхностным пластическим деформированием (ППД), которое осуществляется за счет поочередных двух процессов – качение и скольжение в зоне контакта деформирующего элемента с заготовкой. Представлено прогнозирование возможности его применения для отделочно-упрочняющей обработки цилиндрических деталей типа валов и осей, описаны кинематические параметры процесса маятникового ППД в прямоугольной системе координат. На основе анализа составляющих видов движения (вращательное, поступательное, колебательное) заготовки и инструмента определены функции длины траектории, величины результирующей скорости и ускорения, позволяющие управлять технологическими параметрами и режимами процесса маятникового ППД. Достоверность кинематического анализа подтверждена результатами моделирования компьютерной программой ANSYS 19.1. Результатами динамического моделирования установлено, что в одинаковых условиях упрочнения при неподвижном положении рабочего инструмента и его противоположном вращении с заготовкой интенсивность временных напряжений увеличивается соответственно на 10 и 17 % по сравнению со схемой качения. При маятниковом ППД интенсивность временных напряжений резко увеличивается и достигает максимального значения (485 МПа). Следует отметить, что распределение временных напряжений в случае маятникового ППД носит более равномерный характер по сравнению с остальными способами. Кроме того, показана закономерность распределения интенсивности временных напряжений по глубине цилиндра, где видно, что что при ППД скольжением глубина пластической деформации h имеет большее значение по сравнению с ППД качением (1,5 – 2,3 раза). В одинаковых условиях упрочнения наибольшее значение глубины упрочненных зон получается при маятниковом ППД (h = 2,8 мм), которое приводит к изменению физико-механических и эксплуатационных свойств более глубокого поверхностного слоя заготовки.
The article discusses the features of kinematics of the working tool in form of circular sector during hardening by pendulum surface plastic deformation (SPD), which is carried out due to two successive processes – rolling and sliding in the contact zone of the deforming element with the blank. Forecasting of the possibility of its application for finishing and hardening processing of cylindrical parts such as shafts and axles is presented; the kinematic parameters of the pendulum SPD process in a rectangular coordinate system are described. Based on analysis of the components of motion types (rotational, translational, oscillatory) of the blank and tool, functions of the trajectory length, magnitude of the resulting velocity and acceleration were determined, which make it possible to control the technological parameters and modes of the pendulum SPD process. Reliability of the kinematic analysis is confirmed by the results of simulation with ANSYS 19.1 computer program. The results of dynamic modeling showed that under the same hardening conditions with a stationary position of the working tool and its opposite rotation with the blank, the intensity of temporary stresses increases by 10 % and 17 %, respectively, compared to the rolling scheme. With pendulum SPD, the intensity of temporary stresses increases sharply and reaches a maximum value (485 MPa), the distribution of which is uniform in comparison with other methods. In addition, regularity of the intensity distribution of temporary stresses over the cylinder depth is shown, where it is clear that in the case of SPD by sliding, the depth of plastic deformation h has a higher value compared to the SPD by rolling (by 1.5 – 2.3 times). Under the same hardening conditions, the highest value of the depth of the hardened zones is obtained with pendulum SPD (h = 2.8 mm), which leads to changes in the physical, mechanical and operational properties of the blank deeper surface layer.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.