Влияние параметров реверсивного выглаживания на показатель жёсткости схемы напряжённого состояния

Целью данной работы является установление влияния параметров реверсивного выглаживания на показатель жесткости схемы напряженного состояния и определение рациональных параметров упрочняющего процесса. В исследованиях использовано программное обеспечение SOLIDWORKS 2019 (для 3D-проектирования) и метод конечных элементов на основе компьютерной программы ANSYS Workbench 19.1 (для построения математической модели). Для решения задачи по получению наилучшего значения показателя жесткости схемы напряженного состояния упрочненных деталей реверсивным выглаживанием использована компьютерная программа Microsoft Visual Studio 2012 путем программирования на языке Python с выявлением рациональных параметров реверсивного выглаживания. Определено влияние основных технологических параметров реверсивного выглаживания на формирование максимальной интенсивности временных напряжений и показателя жесткости схемы временных напряжений упрочненных деталей. По результатам статистической обработки полученных данных установлены рациональные режимы упрочнения, обеспечивающие формирование максимально возможного показателя жесткости схемы напряженного состояния в очаге деформации: величина продольной подачи в диапазоне 0,07–0,08 мм/об; частота вращения заготовки в диапазоне 280–300 об/мин; величина радиального натяга в диапазоне 0,25–0,28 мм; начальной угол установки рабочего инструмента 90^º; амплитуда угла реверсивного вращения рабочего инструмента в диапазоне ±55–60^º и реверсивная частота вращения рабочего инструмента в диапазоне 270–300 дв.ход/мин. Полученные рациональные режимы упрочнения реверсивным выглаживанием позволяют достичь максимально возможной высокой жесткости схемы напряжений, что приводит к улучшению механических характеристик обрабатываемых деталей. Дальнейшие исследования могут быть направлены на уточнение математических моделей, описывающих процесс реверсивного выглаживания, а также на проведение экспериментальных работ для выявления оптимальных режимов обработки различных материалов.

1. Кисленко А.С., Храмцов Р.О. Изменение технического состояния автомобиля в процессе эксплуатации // Научный Альманах. 2020. № 2-2. С. 48–53. EDN: WKQAOC.

2. Марьина Н.Л., Овчинникова Е.В. Исследование характера отказов кривошипно-шатунного механизма высокофорсированного дизеля // Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 3. С. 154–161. EDN: VEJBBX.

3. Чибухчян С.С., Чибухчян О.С., Чибухчян Г.С. Повышение механических свойств тонкостенных деталей транспортных средств и горных машин // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2024. № 2. С. 27–33. https://doi.org/10.31857/S0235711924020043. EDN: QWIHDQ.

4. Нотин И.А., Киселев И.А., Синавчиан С.Н. Влияние метода механической обработки на усталостную прочность деталей машиностроения из дисперсно-упрочненных полимерных композиционных материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 6. С. 12–16. https://doi.org/10.30987/article_5ce675a169dde6.03417198. EDN: UVAIRO.

5. Овчинников В.В., Сбитнев А.Г., Поляков Д.А. Влияние размеров литого ядра на свойства точечных соедиенений алюминиевых сплавов // Технология металлов. 2023. № 10. С. 20–27. https://doi.org/10.31044/1684-2499-2023-0-10-20-27. EDN: GXCHOI.

6. Мураткин Г.В., Сарафанова В.А. Правка валов поверхностным пластическим деформированием с упругим изгибом заготовки в процессе обработки // Вестник машиностроения. 2020. № 5. С. 62–66. https://doi.org/10.36652/0042-4633-2020-5-62-66. EDN: XOFABQ.

7. Дин Кай Цзянь. Выбор оптимального способа поверхностного пластического деформирования // Интерактивная наука. 2023. № 7. С. 52–54. https://doi.org/10.21661/r-560324. EDN: PAOSTN.

8. Savel’ev A.V., Bobrovskii N.M. Dry machining of machine parts: surface plastic deformation // Russian Engineering Research. 2024. Vol. 44. Iss. 2. P. 250–253. https://doi.org/10.3103/s1068798x24020230.

9. Гвоздев А.Е., Кузовлева О.В. Экстремальные эффекты прочности и пластичности в металлических гетерофазных слитковых и порошковых системах и композиционных материалах: монография. Тула: Тульский государственный университет, 2020. 498 с. EDN: USTZWB.

10. Киричек А.В., Баринов С.В., Куканова Н.А. Оценка влияния пластической деформации на коррозионную стойкость сталей // Вестник машиностроения. 2024. Т. 103. № 10. С. 853–858. https://doi.org/10.36652/0042-4633-2024-103-10-853-858. EDN: GUJTNK.

11. Букатый А.С., Букатый С.А. Расчёты деталей на прочность с учётом жёсткости напряжённого состояния // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2022. Т. 21. № 1. С. 34–41. https://doi.org/10.36652/10.18287/2541-7533-2022-21-1-34-41.

12. Грушко О.В. Параметр напряженного состояния, учитывающий свойства материала, и его влияние на пластичность // Вестник национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Серия: Машиностроение. 2012. № 64. С. 220–226.

13. Митрофанова К.С. Влияние поверхностного пластического деформирования мультирадиусным роликом на структурно-фазовое состояние и микротвердость образцов из стали 45 // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2022. № 3. С. 4–12. https://doi.org/10.26730/1999-4125-2022-3-4-12. EDN: ZCGGKB.

14. Пат. № 2758713, Российская Федерация, C1, В24В 39/04. Способ поверхностного пластического деформирования наружных поверхностей тел вращения / С.А. Зайдес, Хыу Хай Нгуен; заявитель и правообладатель Иркутский национальный исследовательский технический университет. Заявл. 14.01.2021; опубл. 01.11.2021.

15. Зайдес С.А., Нгуен Хыу Хай. Влияние основных параметров реверсивного поверхностного пластического деформирования на напряженно-деформированное состояние цилиндрических деталей // Системы. Методы. Технологии. 2022. № 3. С. 7–15. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2022-3-7-15. EDN: WLQLFZ.

16. Зайдес С.А., Нгуен Хыу Хай. Влияние реверсивного поверхностного пластического деформирования на изменение зеренной структуры углеродистой стали // Черные металлы. 2023. № 6. С. 61–70. https://doi.org/10.17580/chm.2023.06.09. EDN: CJOCDE.

17. Saurabh A., Joshi K., Verma P.C. Load-dependent finite element wear simulation of semi-metallic and ceramic friction materials using ANSYS // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2023. Vol. 76. P. 2473–2482. https://doi.org/10.1007/s12666-023-02917-1.

18. Birosz M.T., Andó M., Jeganmohan S. Finite element method modeling of additive manufactured compressor wheel // Journal of The Institution of Engineers (India): Series D. 2021. Vol. 102. P. 79–85. https://doi.org/10.1007/s40033-021-00251-8.

19. Yu Wen Yan, Qiang Lei. Finite element analysis of finishing mill roll based on ANSYS // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 321-324. P. 226–229. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.321-324.226.

20. Фам Д.Ф. Напряженно-деформированное состояние цилиндрических деталей при поперечной обкатке плоскими инструментами // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2015. Т. 1. № 2. С. 8–17. EDN: VNUJSX.

21. Сивак Р.И., Сивак И.О. Пластичность металлов при сложном нагружении // Вестник национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Серия: Машиностроение. 2010. № 60. С. 129–132. EDN: VAXVQN.

22. Букатый А.С., Букатый С.А., Сурков О.С., Сараев А.С. Оптимизация конструкции авиационных деталей на основе критерия жёсткости напряжённого состояния // Материалы пула научно-практических конференций (г. Сочи, 23–27 января 2023 г.). Керчь: КГМТУ, 2023. С. 319–321. EDN: ROADZE.

23. Митрофанов Ю.П., Гончарова Е.В., Zhou H., Wilde G., Хоник В.А. Релаксация модуля сдвига в металлическом стекле pd40ni40p20 после пластической деформации кручением под давлением // Релаксационные явления в твердых телах: матер. XXIV Междунар. конф. (г. Воронеж, 24–27 сентября 2019 г.). Воронеж: ВГТУ, 2019. С. 40–41. EDN: JKTVOS.

24. Тамаркин М.А., Тищенко Э.Э., Шведова А.С. Увеличение жизненного цикла изделий при обработке деталей динамическими методами поверхностного пластического деформирования // Автоматизация. Современные технологии. 2018. T. 72. № 9. С. 403–408. EDN: RYUJBN.