Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия:

С. А. Зайдес, профессор кафедры материаловедения, сварочных и аддитивных технологий, докт. техн. наук, эл. почта: zsa@istu.edu
Хо Минь Куан, аспирант кафедры материаловедения, сварочных и аддитивных технологий, эл. почта: minhquanho2605@gmail.com

C помощью компьютерного моделирования в ПК Ansys 19.1 выполнены расчеты по определению размеров упругопластической волны в зависимости от технологических параметров процесса маятникового поверхностного пластического деформирования (ППД), а также от геометрической формы и размеров секториального рабочего инструмента. Представлено влияние физико-механических свойств материала на линейные размеры волны. Дана оценка напряженно-деформированного состояния в упругопластических волнах, образующихся в направлении главного движения (В) и подачи (В'). Результаты компьютерного моделирования и расчетов показали, что при одинаковых условиях упрочнения в направлении подачи размеры волны (В') больше, чем размеры волны (В) в направлении главного движения, в следующих соотношениях: h' = (1,56 … 1,72)h; l' = (1,64 … 1,75)l. Линейные размеры упругопластической волны достигают максимума при величине натяга t = 0,5–0,6 мм. С увеличением секториального и рабочего радиусов инструмента размеры волны уменьшаются за счет повышения площади контакта. На размеры волны в направлении главного движения (В) оказывают влияние в основном технологические параметры, характеризующие кинематику рабочего инструмента (частота маятникового движения и угловая амплитуда рабочего инструмента). Эти параметры практически не влияют на изменение размеров волны в направлении (В'). Выявлен закон изменения геометрической формы волны в зависимости от физико-механических свойств материала: большие размеры волн при упругопластической деформации формируются у металла с пониженным пределом текучести и модулем упругости. Полученное напряженное состояние волн позволяет сделать вывод о том, что в их вершинах формируются максимальные растягивающие напряжения, значение которых достигает 45–60 МПа (меньше в 10–13 раз предела прочности материала), что практически не вызывает нарушения прочности упрочненных поверхностей.

1. Ning Nie, Lihong Su, Guanyu Deng, Huijun Li, Hailiang Yu, Anh Kiet Tieu. A review on plastic deformation induced surface/interface roughening of sheet metallic materials // Journal of Materials Research and Technology. 2021. Vol. 15. P. 6574–6607.

2. Chi Ma, Suslov S., Chang Ye, Yalin Dong. Improving plasticity of metallic glass by electropulsing-assisted surface severe plastic deformation // Materials & Design. 2019. Vol. 165.
3. Дрозд М. С., Матлин М. М., Сидякин Ю. И. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации. — М. : Машиностроение, 1986. — 221 с.
4. Смоленский В. М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. — М. : Машиностроение, 2002. — 300 с.
5. Зайдес С. А. Охватывающее поверхностное пластическое деформирование. — Иркутск : Издательство ИрГТУ, 2001. — 309 с.
6. Розенберг А. М., Розенберг О. А. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания. — Киев : Наукова Думка, 1990. — 320 с.
7. Зайдес С. А., Исаев А. Н. Технологическая механика осесимметричного деформирования. — Иркутск : Издательство ИрГТУ, 2007. — 432 с.
8. Пат. 2757643 РФ. Способ поверхностно-пластического деформирования наружной поверхности детали в виде тела вращения / Зайдес С. А., Хо Минь Куан ; заявл. 04.02.2021 ; опубл. 19.10.2021.
9. Зайдес С. А., Хо Минь Куан. Маятниковое поверхностное пластическое деформирование цилиндрических заготовок // Известия вузов. Черная металлургия. 2022. Т. 65. № 5. С. 344–353.
10. Зайдес С. А., Хо Минь Куан. Определение напряженно-деформированного состояния цилиндрических деталей при круговой осцилляции секториального рабочего инструмента // Упрочняющие технологии и покрытия. 2022. Т. 18. № 1. С. 6–13.
11. Зайдес С. А., Хо Минь Куан. Зависимость напряженно-деформированного состояния цилиндрических деталей от маятникового воздействия секториального рабочего инструмента // Технология металлов. 2022. № 6. C. 24–34.
12. Cуслов А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. — М. : Машиностроение, 2000. — 320 с.
13. Saiaf Bin Rayhan, Md Mazedur Rahman. Modeling elastic properties of unidirectional composite materials using Ansys Material Designer // Procedia Structural Integrity. 2020. Vol. 28. P. 1892–1900.
14. Басов К. А. Аnsys: справочник пользователя. — М. : ДМК Пресс, 2005. — 640 с.
15. Mahalov M. S., Blumenstein V. Yu. Finite element surface layer inheritable condition residual stresses model in surface plastic deformation processes // IOP Conference Series: Material Science and Engineering. 2016. Vol. 126. No. 1. P. 012004.
16. Махалов М. С. Расчетные модели остаточных напряжений поверхностного слоя после упрочнения способами поверхностного пластического деформирования // Обработка металлов. 2012. № 3. С. 110–115.
17. Синицын Н. И., Чикова О. А., Чезганов Д. С. Влияние разрушения микрогетерогенности на микроструктуру и кристаллическое строение слитков стали 110Г13Л // Черные металлы. 2020. № 1. С. 36–42.
18. Матлин М. М., Лебский С. Л., Мозгунова А. И. Закономерности упругопластического контакта в задачах поверхностного пластического упрочнения. — М. : ООО «Машиностроение-1», 2007. — 217 с.
19. Дудников А. А., Беловод А. И., Келемеш А. А. Обеспечение качества поверхностного слоя деталей при обработке поверхности пластическим деформированием // Технологический аудит и резервы производства. 2012. № 1(3). С. 22–31.