blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-11-823-827blackmet-775Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИMATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIESГЕТЕРОГЕННОЕ УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМHETEROGENEOUS HARDENING OF MACHINES PARTS BY SURFACE PLASTIC DEFORMATIONАфонинА. Н.AfoninA. N.

д.т.н., профессор кафедры технологии и оборудования в металлургии и машиностроении

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Technology and Equipment in Metallurgy and Mechanical Engineering”

af@au.ruЛаринА. И.LarinA. I.

старший преподаватель кафедры технологии и оборудования в металлургии и машиностроении

Senior Lecturer of the Chair “Technology and Equipment in Metallurgy and Mechanical Engineering”

МакаровА. В.MakarovA. V.

к.т.н., доцент, зав. кафедрой технологии и оборудования в металлургии и машиностроении

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Head of the Chair “Technology and Equipment in Metallurgy and Mechanical Engineering”

Старооскольский технологический институт, филиал НИТУ «МИСиС» (309516, Россия, Белгородская обл., Старый Оскол, мкр. Макаренко, 42)РоссияStary Oskol Technological Institute of National University of Science and Technology “MISiS” (42, Makarenko, Stary Oskol, Belgorod Region, 309516, Russia)Russian Federation2015230120165811823827Copyright © Афонин А.Н., Ларин А.И., Макаров А.В., 20162016Афонин А.Н., Ларин А.И., Макаров А.В.Afonin A.N., Larin A.I., Makarov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/775

Установлено, что повысить эксплуатационные характеристики деталей горно-металлургических машин можно путем формирования гетерогенно-упрочненного поверхностного слоя. Рассмотрены методы формирования гетерогенной структуры поверхностным пластическим деформированием (ППД). Указана важность выявления характера влияния параметров гетерогенно упрочненного слоя на эксплуатационные характеристики деталей машин. Проведено моделирование процесса гетерогенного упрочнения ППД методом конечных элементов. Даны рекомендации по применению гетерогенного упрочнения ППД для упрочнения тяжелонагруженных деталей. Установлено, что применение различных способов ППД позволяет в широких пределах варьировать степень, глубину и равномерность упрочнения деталей машин. При этом срок службы ответственных тяжелонагруженных деталей, работающих в условиях усталостного нагружения, за счет гетерогенного упрочнения их поверхностного слоя может быть увеличен в 1,5 раза и более.

The operational characteristics of the components of mining and metallurgical machinery can be improved by forming the heterogeneous-hardened surface layer. The article considers the forming methods of heterogeneous structure by surface plastic deformation (SPD). The importance of identifying the nature of the infl uence of parameters of heterogeneous hardened layer on the performance of machine parts are indicated. Modeling of the process of heterogeneous hardening of SPD of the fi nite element method was executed. The authorsgive recom mendations about application of heterogeneous hardening of SPD for hardening the heavy-duty parts. It was found that the use of diff erent methods of SPD allows widely vary the degree of depth and the uniformity of the hardening of machine parts. Therefore, this increase in operation life of responsible highly loaded parts operating under fatigue loading due to hardening of the heterogeneous surface layer may reach 1.5 times or more.

гетерогенное упрочнениеповерхностное пластическое деформированиеусталостная прочностьмоделированиеметод конечных элементовгорно-металлургические машиныкачествоheterogeneous hardeningsurface plastic deformationfatigue strengthsimulationfi nite elementsmining and metallurgical machineryqualityReferencesИванов Г.П., Картонова Л.В., Худошин А.А. Повышение износо стойкости деталей созданием регулярной гетерогенной макроструктуры // Строительные и дорожные машины. 1997. № 1. С. 33 – 34.Ivanov G.P., Kartonova L.V., Khudoshin A.A. Increase of wear resistance of parts by creating a regular heterogeneous macrostructure. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny, 1997, no. 1, pp. 33–34. (In Russ.).Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Создание гетерогенной структуры материала статико-импульсной обработкой // СТИН. 2007. № 12. С. 28 – 31.Kirichek A.V., Solov’ev D.L. Creating heterogeneous surface structures by static-pulsed treatment. Russian Engineering Research, 2008, vol. 28, no. 3, pp. 277–279.Смелянский В.М., Земсков В.А. Технологическое повышение износостойкости деталей методом электроэрозионного синтеза покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. № 1. С. 27 – 35.Smelyanskii V.M., Zemskov V.A. Technological improvement of wear resistance of parts by electroerosion synthesis of fusion coating. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya, 2005, no. 1, pp. 27–35. (In Russ.).Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. – М.: Машиностроение, 1987. – 328 с.Odintsov L.G. Uprochnenie i otdelka detalei poverkhnostnym plasticheskim deformirovaniem: Spravochnik [Hardening and fi nishing of details by surface plastic deformation: Reference book]. Moscow: Mashinostroenie, 1987. 328 p. (In Russ.).Инженерия поверхности деталей / А.Г. Суслов, В.Ф. Безъязычный, Ю.В. Панфилов и др. / Под ред. А.Г. Суслова. – М.: Машиностроение, 2008. – 320 с.Suslov A.G., Bez”yazychnyi V.F., Panfi lov Yu.V. etc. Inzheneriya poverkhnosti detalei [Engineering of details surface]. Suslov A.G.ed. Moscow: Mashinostroenie, 2008. 320 p. (In Russ.).Hogan B. Longer Life with Low Plasticity Burnishing //Manufacturing Engineering, Dec. 2001. P. 34 – 38.Hogan B. Longer Life with Low Plasticity Burnishing. Manufacturing Engineering, Dec. 2001, pp. 34–38.Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Лазуткин А.Г. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. Библиотека технолога. – М.: Машиностроение, 2004. – 288 с.Kirichek A.V., Solov’ev D.L., Lazutkin A.G. Tekhnologiya i oborudovanie statiko-impul’snoi obrabotki poverkhnostnym plasticheskim deformirovaniem. Biblioteka tekhnologa [Technology and equipment for static pulse processing by surface plastic deformation. The library of technician]. Moscow: Mashinostroenie, 2004. 288 p. (In Russ.).Бушенин Д.В., Киричек А.В., Афонин А.Н. Сравнение твердости резьбовых профилей, полученных пластическим деформированием различными методами // Вестник машиностроения. 1999. № 10. С. 40 – 43.Bushenin D.V., Kirichek A.V., Afonin A.N. The comparison of hardness of threaded profi les obtained by various methods of plastic deformation. Vestnik mashinostroeniya, 1999, no. 10, pp. 40–43. (In Russ.).Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Баринов С.В. Разработка параметров для описания гетерогенно-упрочненной структуры // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2011. № 1/285. С. 63 – 66.Kirichek A.V., Solov’ev D.L., Barinov S.V. The design of parameters for description of the heterogeneously hardened structure. Fundamental’nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii, 2011, no. 1/285, pp. 3–66. (In Russ.).Киричек А.В., Афонин А.Н. Исследование напряженно деформированного состояния резьбонакатного инструмента и заготовки методом конечных элементов // СТИН. 2007. № 7. С. 21 – 25.Kirichek A.V., Afonin A.N. Investigation of stress strain state of thread rolling tool and blank by fi nite element method. STIN. 2007, no. 7, pp. 21–25. (In Russ.).Chang Y. Y. Modeling of metal cutting and ball burnishing – prediction of tool wear and surface properties. PhD Thesis. – Ohio State University, 2004. – 282 p.Chang Yen Yung. Modeling of metal cutting and ball burnishing − prediction of tool wear and surface properties. Yen Yung Chang. – PhD Thesis. Ohio State University, 2004. 282 p.Dixit P.M., Dixit U.S. Modeling of Metal Forming and Machining Processes by Finite Element and Soft Computing Methods – London: Springer – Verlag, 2008. – 599 p.Dixit P.M., Dixit U.S. Modeling of Metal Forming and Machining Processes by Finite Element and Soft Computing Methods. London: Springer–Verlag, 2008. 599 p.Kattan P.I., Voyiadjis G.Z. Damage Mechanics whit Finite Elements. – Berlin: Springer, 2001. – 113 p.Kattan P.I., Voyiadjis G.Z. Damage Mechanics whit Finite Elements. Berlin: Springer, 2001. 113 p.Klocke F., Bäcker V., Wegner H., A. Timmer A. Innovative FEanalysis of the roller burnishing process for diff erent geometries // X International Conference on Computational Plasticity, CIMNE, Barcelona, 2009. P. 1 – 4.Klocke F., Bäcker V., Wegner H., Timmer A. Innovative FE-analysis of the roller burnishing process for diff erent geometries. X International Conference on Computational Plasticity, CIMNE, Barcelona, 2009, pp. 1–4.Mohammadi F., Sedaghati R., Bonakdar A. Finite element analysis and design optimization of low plasticity burnishing process // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014. February. Vol. 70. Issue 5 – 8. P. 1337 – 1354.Mohammadi F., Sedaghati R., Bonakdar A. Finite element analysis and design optimization of low plasticity burnishing process. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, February 2014, Volume 70, Issue 5–8, pp. 1337–1354.Афонин А.Н. Схемы деформирования при режуще-деформирующей обработке резьб // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2012. № 2/292. С. 3 – 8.Afonin A.N. Schemes of deformation at cutting-deforming processing of threads. Fundamental’nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii, 2012, no. 2/292, pp. 3–8. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.