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
Х. Х. Нгуен, аспирант кафедры материаловедения сварочных и аддитивных технологий, эл. почта: nquan6799@gmail.com

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния параметров реверсивного поверхностного пластического деформирования (ППД) на искажение зерен углеродистой стали 45. Для реализации предлагаемого способа отделочно-упрочняющей обработки разработано устройство, обеспечивающее реверсивное круговое движение рабочего инструмента (РИ). Экспериментальные результаты показали, что радиальный натяг и реверсивная частота РИ оказывают наибольшее влияние на зеренную структуру поверхностного слоя детали. Увеличение радиального натяга от 0,08 до 0,28 мм и реверсивной частоты вращения РИ от 60 до 300 дв. ход/мин приводит к уменьшению размеров зерен в продольном направлении на 57–61 %, в поперечном — на 44–47 % и к увеличению степени уменьшения размеров зерен в продольном направлении на 60–85 %, в поперечном — на 35–68 %. При этом величина искажения зерна увеличивается в 1,8–2,3 раза. После реверсивного ППД по сравнению с исходным размером зерен их величина уменьшается на 85 % в продольном направлении и на 68 % в поперечном, а величина искажения зерна увеличивается в 7,1–8,3 раза. Для формирования минимальных средних размеров зерен в поверхностном слое упроченных деталей в продольном и поперечном направлениях (около 5,8 и 13,1 мкм соответственно) определены оптимальные режимы упрочнения: продольная подача — 0,08–0,10 мм/об.; частота вращения заготовки — 275–300 об/мин; величина радиального натяга — 0,25–0,30 мм; реверсивная частота вращения РИ — 280–300 дв. ход/мин; начальный угол установки РИ — 90 град.; величина угла реверсивного вращения РИ — ±(55–60) град.

1. Суслов А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. — М. : Машиностроение, 2000. — 320 с.
2. Смелянский В. М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. — М. : Машиностроение, 2002. — 300 с.
3. Одинцов Л. Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. — М. : Машиностроение, 1987. — 328 c.
4. Qingzhong Mao, Yanfang Liu, Yonghao Zhao. A review on mechanical properties and microstructure of ultrafine grained metals and alloys processed by rotary swaging // Journal of Alloys and Compounds. 2022. Vol. 896. P. 163122. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.163122
5. Ковалева И. А., Ходосовская Н. А., Оборов М. В. Влияние разнозернистости металла на механические свойства бесшовных горячекатаных труб // Литье и Металлургия. 2020. № 1. С. 31–33.
6. Hengjia Zhang, Xiaomin Zhang, Zhipeng Zhao, Hongwu Tang, Bo Zhao. Evolution of the grain size gradient and its effect on the mechanical and electrical properties of metal interconnects // Materials Science in Semiconductor Processing. 2022. Vol. 151. P. 107406. DOI: 10.1016/j.mssp.2022.107046
7. Иванов А. М., Угурчиев У. Х., Столяров В. В., Петрова Н. Д., Платонов А. А. Комбинирование методов интенсивной пластической деформации конструкционных сталей // Известия вузов. Черная металлургия. 2012. № 6. С. 54–57.
8. Шаркеев Ю. П., Ярошенко А. Ю., Данилов В. И., Толмачев А. И., Уваркин П. В., Абзаев Ю. А. Микроструктура и механические свойства наноструктурированных и ультрамелкозернистых титана и циркония, сформированных методом интенсивной пластической деформации // Известия вузов. Физика. 2013. Т. 65. № 10. С. 47–53.
9. Shuaixin Zhang, Li Wu, Tao Gu, Yucong Shi et al. Effect of microstructure on the mechanical properties of ultrafine-grained Cu-Al-Ni alloys processed by deformation and annealing // Journal of Alloys and Compounds. 2022. Vol. 923. P. 166413. DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.166413
10. Merson E. D., Myagkikh P. N., Klevtsov G. V., Merson D. L., Vinogradov A. Y. Еffect of equal-channel angular pressing (ecap) and current density of cathodic hydrogen charging on hydrogen trapping in the low-alloy steel // Letters on Materials. 2020. Vol. 10, Iss. 2. P. 152–157. DOI: 10.22226/2410-3535-2020-2-152-157
11. Nagaraj M., Ravi Kumar D., Suresh K. S., Suresh N. Effect of equal channel angular pressing on the microstructure and tribocorrosion characteristics of 316L stainless steel // Vacuum. 2023. Vol. 210. 111908. DOI: 10.1016/j.vacuum.2023.111908
12. Kemin Xue, Zhaoyu Wang, Wenchun Tian, Jiren Dai et al. Effect of deformation behavior on the evolution of microstructure of RAFM steel subject to closed-dual equal channel angular pressing // Fusion Engineering and Design. 2022. Vol. 184. P. 113307. DOI: 10.1016/j.fusengdes.2022.113307
13. Добаткин С. В., Терентьев В. Ф., Скротцки В., Рыбальченко О. В., Панкова М. Н., Просвирнин Д. В., Золотарев Е. В. Cтруктура и усталостная прочность стали 08х18н10т после равноканального углового прессования и нагрева // Металлы. 2012. № 6. С. 45–56.
14. Справочник по процессам поверхностного пластического деформирования. Т. 2 : монография / под ред. С. А. Зайдеса. — Иркутск : Изд-во ИРНИТУ, 2022. — 584 с.
15. Останина Т. В., Швейкин А. И., Трусов П. В. Измельчение зеренной структуры металлов и сплавов при интенсивном пластическом деформировании: экспериментальные данные и анализ механизмов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2020. № 2. С. 85–111.
16. Estrin Y., Vinogradov A. Extreme grain refinement by severe plastic deformation: A wealth of challenging science // Acta Materialia. 2013. Vol. 61. P. 782–817. DOI: 10.1016/j.actamat.2012.10.038
17. Xiaoye Zhou, Hui Fu, Ji-Hua Zhu, Xu-Sheng Yang. Atomistic simulations of the surface severe plastic deformation-induced grain refinement in polycrystalline magnesium: The effect of processing parameters // Journal of Magnesium and Alloys. 2022. Vol. 10. P. 1242–1255. DOI: 10.1016/j.jma.2021.01.009
18. Блюменштейн В. Ю., Кречетов А. А., Махалов М. С. Современные конку-рентоспособные технологии отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2012. № 2-3 (292). С. 9–15.

19. Зайдес С. А. Новые способы поверхностного пластического деформирования цилиндрических деталей машин малой жесткости // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2018. № 8 (86). С. 16–24.
20. Пат. 2758713 РФ. Способ поверхностного пластического деформирования наружных поверхностей тел вращения / С. А. Зайдес, Х. Х. Нгуен ; заявл.14.01.2021 ; опубл. 01.11.2021.
21. Зайдес С. А., Нгуен Х. Х. Влияние параметров реверсивного поверхностного пластического деформирования на шероховатость упрочненных деталей // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2023. Т. 19. № 1. С. 120–130.
22. Ali Ahrari, Saber Elsayed, Ruhul Sarker, Daryl Essam, Carlos A. Coello Coello. PyDDRBG: A Python framework for benchmarking and evaluating static and dynamic multimodal optimization methods // SoftwareX. 2022. Vol. 17. 100961. DOI: 10.1016/j.softx.2021.100961
23. Francesco Farina, Andrea Camisa, Andrea Testa, Ivano Notarnicola, Giuseppe Notarstefano. DISROPT: a Python framework for distributed optimization // IFAC-PapersOnLine. 2020. Vol. 53. P. 2666–2671. DOI: 10.1016/j.ifacol.2020.12.382
24. Benítez-Hidalgo A., Nebro A. J., García-Nieto J., Oregi I., Del Ser J. jMetalPy: A Python framework for multi-objective optimization with metaheuristics // Swarm and Evolutionary Computation. 2019. Vol. 51. 100598.