НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ПРИ УПРОЧНЕНИИ ПЛОСКИМИ КЛИНОВЫМИ ПЛИТАМИ

Сведения об авторах
  • Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Российская Федерация
  • Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Российская Федерация

Аннотация

Повышение качества поверхностного слоя деталей является актуальной задачей современного машиностроения, от эффективного решения которой зависит надежность работы изделий. Формирование благоприятного напряженно-деформированного состояния в поверхностных слоях позволяет повысить износостойкость, усталостную прочность и эксплуатационные характеристики деталей машин. На сегодняшний день существуют различные методы упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием, среди которых можно выделить накатывание, обкатку роликами, ультразвуковую обработку и т.д. Выбор конкретного способа зависит от назначения детали, ее геометрии и требований к эксплуатационным характеристикам. Особые технологические проблемы возникают при обработке цилиндрических деталей малых диаметров типа осей, силовых шпилек, валиков, которые легко изгибаются. Для нежестких деталей, характеризующихся отношением длины к диаметру более 15, разработан способ упрочнения с использованием плоских клиновых плит. Данный метод представлен и исследован в настоящей работе. Цель работы заключается в оценке напряженно-деформированного состояния в очаге деформации и остаточных напряжений в упрочненных цилиндрических деталях в зависимости от геометрической формы рабочего инструмента и основных параметров процесса упрочнения плоскими клиновыми плитами. Методом исследования служит моделирование в программной среде ANSYS Workbench с учетом билинейной диаграммы деформирования материала образца. Проведены численные эксперименты при различных углах клинового участка β (от 30° до 90°) и степенях относительного обжатия Q (от 0,5 до 4 %), что позволило определить закономерности распределения временных и остаточных напряжений, а также интенсивности пластической деформации как по длине, так и по радиусу заготовки. Установлено, что угол β клинового участка плоских плит, равный 45°, является наиболее рациональным, так как обеспечивает равномерное распределение остаточных напряжений, предотвращает локальные перегрузки и способствует упрочнению без повреждений поверхностного слоя. Рекомендуемая величина относительного обжатия при упрочнении плоскими клиновыми плитами должна находиться в интервале Q = (1,3–1,5) %.

Ключевые слова

напряженно-деформированное состояниенежесткие цилиндрические деталиплоская клиновая плитаостаточное напряжениеупрочнениемоделированиеотносительное обжатиеповерхностное пластическое деформирование

Литература

  1. 1.Исследование отделочно-упрочняющей обработки методом обкатывания с программным управлением с помощью тороидального ролика / И.О. Зенин, П.Д. Акулиничев, М.А. Альбов, А.А. Гончаров // Технология металлов. – 2024. – № 4. – С. 29-37. DOI: 10.31044/1684-2499-2024-0-4-29-37 Scholar
  2. 2.Influence of the mode of deformation and hydrogen charging on mechanical properties of 40X steel with surface nanostructure / V.I. Kyryliv, O.V. Maksymiv, I.V. Hurey [et al.] // Mater Sci. – 2024. – Vol. 60. – P. 169–175. DOI: 10.1007/s11003-025-00868-0 Scholar
  3. 3.A thermo-mechanical machining method for improving the accuracy and stability of the geometric shape of long low-rigidity shafts / Swic A., Gola A., Sobaszek L. [et al.] // J Intell Manuf. – 2021. – Vol. 32. – P. 1939–1951. DOI: 10.1007/s10845-020-01733-4 Scholar
  4. 4.Каратушин, С.И. Моделирование процесса упрочнения заготовки кручением / С.И. Каратушин, Д.А. Храмова, Ю.А. Плешанова // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2019. – № 2(707). – С. 34–39. DOI 10.18698/0536-1044-2019-2-34-39 Scholar
  5. 5.Springback prediction of multiple reciprocating bending based on different hardening models / Qingdang Meng, Jun Zhao, Zhenkai Mu, Ruixue Zhai, Gaochao Yu // Journal of Manufacturing Processes. – 2022. – Vol. 76. – P. 251–263. DOI: 10.1016/j.jmapro.2022.01.070 Scholar
  6. 6.Шуляк, Я.И. Особенности деформационного упрочнения поверхностного слоя деталей методом деформирующего резания / Я.И. Шуляк // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2015. – № 3(660). – С. 3–10. Scholar
  7. 7.Драпкин, Б.М. Свойства сплавов в экстремальном состоянии / Б.М. Драпкин, В.К. Кононенко, В.Ф. Безъязычный. – М.: Машиностроение, 2004. – 256 c. Scholar
  8. 8.Investigation of rotary straightening process for the rollers of planetary roller screw / T. Niu, Y. Luo, F. Chen [et al.] // J Braz. Soc. Mech. Sci. Eng. – 2025. – Vol. 47, no. 116. DOI: 10.1007/s40430-025-05434-y Scholar
  9. 9.Безъязычный, В.Ф. Влияние технологических условий обработки на глубину наклепа в поверхностном слое детали при обработке лезвийным инструментом / В.Ф. Безъязычный // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2019. – Т. 15, № 8(176). – С. 348–354. Scholar
  10. 10.Gu, L. Study on thermo-plastic instability characteristics of machined surface localization in high-speed machining of rail steel / L. Gu // Int J Adv Manuf Technol. – 2024. – Vol. 135. – P. 511–524. DOI: 10.1007/s00170-024-14467-x Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 4, 2025)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
08.12.2025
В выпуске
08.12.2025
Выпуск
№ 4 (2025)
Поделиться