TECHNOLOGICAL SUPPORT OF QUALITY AND OPERATIONAL PROPERTIES BY WAVE DEFORMATION HARDENING

The article deals with improving the quality and operation characteristics of machine parts. It should be noted that surface layer is always the most loaded when the product is in operation. Today, the methods and technical means of surface engineering are developing intensively. They allow radical change in the properties, structure and phase composition of the surface layer. Description is also given to a method that uses the flow of shock pulses - a deformation wave - for hardening. This method is called static-pulse processing. The feature of wave deformation hardening is the possibility of adapting the shock pulse shape to the physico-mechanical properties of the loaded material, reduced curvature of the tool and loaded surface for maximum use of the kinetic energy of the striker impact on the waveguide for elastic-plastic deformation of the material. Wave deformation hardening can result in the formation of a deep hardened layer up to 6-10 mm thickness with the hardening degree up to 250%. High (acoustic) velocity of deformation wave propagation in the material, the ability to control the intensity and duration of the impact on the surface layer fragments allow to relate this treatment method to the methods of intensive plastic deformation. It has been found out that deformation wave hardening is characterized by the presence of nanostructured zones similar to the ones obtained by intensive plastic deformation, the dimensions of which vary from 30 to 90 nm. The kinematics of the method allows to adjust the uniformity of the hardened surface layer. The conducted studies have shown that a heterogeneously hardened structure obtained by wave deformation hardening increases durability under the action of contact fatigue loads up to 7 times. Cinematic mode allows you to adjust the evenness of hardened surface layer. The studies found heterogeneously hardened structure obtained hardening wave deformation, provides increased durability under contact fatigue loads up to 7 times.

hardening, surface plastic deformation, roughness, shock impulse, deformation wave, hardness, surface layer, hardening uniformity

1. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: справочник. М.: Машиностроение, 1987. 328 с.

2. Лебедев В.А., Соколов В.Д., Давыдова И.В. Прогнозирование физико-механических характеристик качества поверхностного слоя, модифицированного ППД // Упрочняющие технологии и покрытия. 2018. № 2 (158). С. 54-58.

3. Лебедев В.А., Штынь С.Ю., Гомцян Г.С. Оценка предельно-эффективной упрочняемости деталей динамическими методами ППД // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. 2015. Т. 1. С. 355-358.

4. 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.

5. Kirichek A.V. and Soloviev D.L. Strain hardening of metal parts with use of impulse wave // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. No. 124. 012159.

6. Яшин А.В., Кандрушин В.А., Мурындин И.О., Головкин М.А. Оценка адекватности моделирования процесса деформационного упрочнения методом конечных элементов // Научный потенциал молодежи - будущее России. VI Всерос. науч. Зворыкинские чтения: сб. тез. докл. (г. Муром, 25 апреля 2014 г.). Муром, 2014. С. 546-549.

7. Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение структура, свойства. М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. 398 с.

8. Valiev R.Z., Zhilyaev A.P., Langdon T.G., Bulk Nanostructured Materials: Fundamentals and Applications, by John Wiley & Sons, Inc., 2014. 456 p.

9. Kirichek A.V., Soloviev D.L., Altuhov A.Yu. Production of Quasicomposite Surface Layer of a Metal Material by Shock Wave Strain Hardening // Journal of Nano and Electronic Physics. 2014. Vol. 6. No. 3. 03070.

10. Баринов С.В., Яшин А.В. Формирование гетерогенной структуры деформационным упрочнением статико-импульсной обработкой // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2014. № 4 (306). С. 86-89.

11. Баринов С.В., Медведев М.Н. Расчет требуемой глубины упрочнения для типовых деталей машин // Наука и образование в развитии промышленной, социальной и экономической сфер регионов России: сб. тез. докладов II Всерос. межвуз. науч. конф. (г. Муром, 5 февраля 2010 г.). Муром, 2010. С. 266-267.

12. Баринов С.В. Моделирование создания и испытаний гетерогенно упрочненного поверхностного слоя // Наука и образование в развитии промышленной, социальной и экономической сфер регионов России. V Всерос. науч. Зворыкинские чтения: сб. тез. докл. Всерос. межвуз. науч. конф. (г. Муром, 1 февраля 2013 г.). Муром, 2013. С. 649.

13. Баринов С.В. Повышение долговечности деталей машин созданием гетерогенной структуры деформационным упрочнением // Наука и образование в развитии промышленной, социальной и экономической сфер регионов России. VI Всерос. научные Зворыкинские чтения: сб. тез. докл. (г. Муром, 14 февраля 2014 г.). Муром, 2014. С. 379-380.

14. Kirichek A.V., Soloviev D.L. Nanostructure Changes in Iron-Carbon Alloys as a Result of Impulse Deformation Wave Action // Journal of Nano and Electronic Physics. 2013. Vol. 5. No. 4. 04009.

15. Altukhov A.Y., Kirichek A.V., Ageev E.V., Soloviev D.L. Nanostructuring and heterogeneous hardening of tool materials from high-speed steel powder (Conference Paper) // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 2017. Vol. 17. Issue 61. P. 263-270.