Розглянуто проблему підвищення ефективності поверхневого пластичного деформування (ППД) обкачуванням роликами деталей з високоміцних сталей 30ХГСН2А та 45ХНМФА шляхом наведення у поверхневому шарі деталі рівня залишкових стискувальних макронапружень. Проаналізовано основні закономірності формування залишкового напруженого стану в процесі деформування обкачуванням роликами. Відзначено, що критерієм якості поверхні деталей з високоміцних сталей після ППД є рівень залишкових напружень. Визначено знеміцнені локальні зони на поверхні деталей (за рівнем стискувальних залишкових напружень) на основі рентгенівської тензометрії для виміру напружень. З'совано, що за допомогою даних зон знижується ефективність ППД та втомна міцність (границя витривалості зменшується на 30 %). Описано оптимальні способи зміцнення деталей за результатами проведених комплексних досліджень фізико-механічних та структурних характеристик залишкових напружень. Доведено, що за рахунок змін технологічної схеми обкачування роликами збільшується довговічність деталей з високоміцних сталей у 2 - 2,5 рази.

Исследованы остаточные напряжения и циклическая прочность валов с зонами перекрытия, формируемыми при обкатке роликами. Показано, что наибольшее понижение усталостной прочности имеет место при наличии зоны перекрытия с участками, сформированными в результате снижения усилия обкатывания при втором проходе.

Запропоновано в пристроях для поверхневого пластичного деформування (обкочування і вигладжування) застосувати електрогідравлічний стежний привод зі зворотним зв'язком за силою деформування. Розроблено математичну модель такого приводу, яка може бути використана для імітаційного числового дослідження з метою вибору параметрів приводу, що забезпечують необхідні технологічні режими.

Получены теоретические зависимости для определения глубины упрочненного слоя от силы прижатия ролика при накатке боковой поверхности пильного диска роликом.

Розроблено основи технологічної механіки пластичного формоутворення обкочуванням вісесиметричних деталей, що забезпечує ресурсозбереженість і конкурентоспроможність виробництва на всьому його етапі від одержання ефективної проміжної заготовки до кінцевого вибору на підставі зменшення собівартості та досягнення достатньої продуктивності та якості. Розроблено моделі пластичних деформацій, що враховують позаконтактні осередки деформації. З'ясовано межі параметрів, що визначають ефективний перебіг процесу. Виявлено закономірності циклового навантаження у разі послідовної зміни напружено-деформованого стану в контактному та позаконтактному осередках. Обгрунтовано критерій кінематичних умов виникнення скручувальних деформацій. Розроблено ефективні способи, оснащення й інструмент, що забезпечують перебіг процесу з заданими технологічними параметрами.

Приведены результаты исследований механических свойств поверхностного слоя после упрочнения их пластическим деформированием с помощью обкатывания роликами. Произведен статистический расчет глубины наклепа, определяемый по изменению условного предела текучести и твердости по Виккерсу с помощью регрессионного анализа. Выполнена оценка точности определения глубины наклепа по изменениям условного предела текучести и твердости по Виккерсу.

Виконано скінченноелементне моделювання процесу обкочування деталі роликами та визначено напружено-деформований стан у зміцненій деталі. Запропоновано спосіб вдосконалення розподілу залишкових напружень по глибині в поверхневому шарі зміцненої деталі.

Виконано скінченноелементне моделювання процесу обкочування деталей, під час якого до ролика прикладали або тільки нормальне зусилля деформування, або нормальне зусилля деформування і ведучий момент. Визначено напружено-деформовані стани у зміцнених деталях для кожного з двох варіантів обкочування.

Исследована зависимость глубины упрочненного слоя сферической заготовки от технологического усилия при накатывании плоскими поверхностями. Путем измерения микротвердости и компьютерного моделирования методом конечных элементов в программном комплексе DeForm-3D установлено, что накатывание плоскими поверхностями обеспечивает повышение твердости поверхностного слоя глубиной до 50 мкм в 2,5 раза. Получено распределение деформаций в контактной пластической области заготовки, а также предложена методика их расчета.

Розширено уявлення про формування залишкових напружень у деталях в результаті поверхневого пластичного деформування щодо двопрохідної зміцнювальної обробки робочими тілами різних розмірів. Встановлено, що другий прохід меншим робочим тілом, яке притискали з меншим зусиллям, підвищує величини залишкових напружень стиску в приповерхневому шарі деталей. Уперше на моделі процесу обкочування деталей роликом, до якого прикладали і нормальне зусилля притискання, і ведучий момент, визначено вплив дотичної складової зусилля деформування, яку спрямовано протилежно до переміщення інструмента відносно деталі, на залишкові напруження у деталі. З'ясовано, що у випадку прикладання до деталі як нормальної, так і зазначеної дотичної складової зусилля деформування залишкові напруження стиску біля поверхні деталі матимуть більші величини, ніж у випадку, коли дотична складова нехтовно мала. Обгрунтовано раціональні співвідношення сил деформування та співвідношення подач на попередньому і остаточному проходах поверхневого пластичного деформування робочими тілами з різними радіусами. Вперше експериментально доведено, що двопрохідне вигладжування за умови виконання раціональних співвідношень режимів забезпечує у 2,4 раза більшу втомну довговічність, ніж вигладжування за умови, що режими на попередньому та остаточному проходах однакові. Розширено уявлення про силову дію дротинки дискової механічної щітки на поверхню деталі. Встановлено залежність максимальної сили дії цієї дротинки на поверхню деталі під час удару від кутової швидкості обертання і діаметра щітки, геометричних розмірів її дротинок та механічних властивостей матеріалу дроту.

Проанализированы известные методики выбора технологических параметров упрочнения деталей поверхностно-пластической деформацией. Показано, что методики имеют ограничения и носят общий характер без их точного расчета. Большинство исследователей решают задачи по повышению усталостной прочности, износостойкости, качества поверхности деталей, и разработанные методики направлены на улучшение свойств только поверхностных слоёв. На основе проведенного анализа, теоретических и экспериментальных исследований сопротивления контактной усталости разработаны основные положения технологии упрочняющей обкатки шариком закаленной валковой стали.

Представлено конструкцію та проведено теоретичні дослідження, які підтверджують переваги використання для зміцнення гвинтових робочих органів деталей поверхневого пластичного деформування за допомогою обкатного інструменту. Розглянуто питання технологічного методу забезпечення надійності гвинтових поверхонь робочих органів. Досліджено силові параметри та граничні геометричні фактори процесу зміцнення гвинтових поверхонь робочих органів. Виведено аналітичні залежності, які дають можливість встановлювати силові параметри процесу поверхневого зміцнення. На основі нерівностей побудовано графічні залежності максимально допустимого значення перекриття гвинтової поверхні робочого органу та деформуючого пуансона від геометричних параметрів процесу. Встановлено, що збільшення перекриття гвинтової поверхні робочого органу та деформуючого пуансона призводить до зростання силових параметрів.

Наведено методики визначення глибини пластично деформованого верхнього шару матеріалу у разі обкочування роликом. Аналітичний метод розроблено на основі теорії Герца - Беляєва. Глибину такого шару одержано як функцію зусилля обкочування, міцності матеріалу і геометрії ролика. Аналітичний розв'язок перевірено за оригінальним методом, що базується на вимірюванні лицьового профілю кілець. Розроблено математичну модель теоретичного розв'язку і план експериментів. Числове моделювання глибини пластично деформованого шару виконано за допомогою методу скінченних елементів. Результати, одержані за аналітичним і експериментальним методами, показують їх хорошу відповідність.

Індекс рубрикатора НБУВ: К653.4

Рубрики:

Зміцнювання металів методом обкатування (накатування) роликами

Шифр НБУВ: Ж101210 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто результати металографічного аналізу та аналізу мікротвердості багатошарового дифузійного покриву із зовнішньою композиційною зоною після процесу накочування. З'ясовано вплив різних режимів процесу ППД на мікротвердість та текстурування. Показано, що накочування сприятливо впливає на показники мікротвердості зон, із яких складається дифузійний шар, що дає змогу підняти кількісні показники мікротвердості цих зон, а також згладити рельєф фізичної поверхні. Отже, це дасть змогу зменшити рівень концентраторів, знизити шкідливі напруження на поверхні, через які вона пришвидшено руйнується, зменшити небезпеку просідання зміцненого покриття в процесі експлуатації, передчасного зносу пари тертя, а тому і до зменшення ресурсу зміцненої пари тертя.

Досліджено особливості формоутворення при обкочуванні заготовки роликом, розроблено рекомендації з вибору раціональних технологічних параметрів процесу. На основі методів прикладної теорії деформовності розвинуто математичні моделі напружено-деформованого стану процесів обкочування роликом. Комп'ютерне моделювання за допомогою методу скінченних елементів дало можливість виконати аналіз особливостей пластичної деформації при обкочуванні. Установлено залежність величини використаного ресурсу пластичності від геометричних параметрів інструмента й особливостей процесу обкочування. Одержано методику розрахунку використаного ресурсу пластичності при обкочуванні роликом з урахуванням немонотонного навантаження. Встановлено, що при немонотонній пластичній деформації величина накопиченого ресурсу пластичності, в порівнянні з монотонним деформуванням, зменшується на 35 %, при інших рівних умовах. Достовірність одержаних теоретичних рішень підтверджено результатами експериментальних досліджень. Розроблено конструкцію інструмента для обкочування роликом, а також рекомендації із побудови технологічного процесу обкочування.

Запропоновано способи вирішення науково-технічної проблеми визначення та застосування комплексу технологічних і енергосилових параметрів процесів і обладнання пластичного ресурсозберігаючого формоутворення вісесиметричних деталей обкочуванням, що забезпечує ефективність і конкурентоспроможність виробництва на стадіях від отримання ефективної проміжної заготовки до кінцевого виробу на підставі зменшення собівартості та досягнення достатньої продуктивності й відповідності до вимог експлуатації. Увагу приділено практичному застосуванню створених процесів.