Vestnik of Don State Technical University Vestnik of Don State Technical University Вестник Донского государственного технического университета 1992-5980 5312 10.12737/10394 Машиностроение и машиноведение MACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCE Машиностроение и машиноведение Improvement of part service properties under surface plastic deformation treatment by dynamic methods Повышение эксплуатационных свойств деталей при обработке динамическими методами поверхностного пластического деформирования Шведова Александра Сергеевна Shvedova Alexandra Сергеевна kazimirovas@mail.ru 31 03 2015 31 03 2015 15 1 114 120 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/5312/view

Цель работы заключается в повышении эффективности и надёжности обработки поверхностного слоя за счёт использования адекватных теоретических моделей на стадии техно-логического проектирования. Предложены зависимости для определения шероховатости поверхности и глубины упрочнённого слоя. Анализ технологических процессов динамических способов ППД показал, что несмотря на большое количество проведённых теоретических и экспериментальных исследований, прогнозирование остаточных напряжений в поверхностном слое является достаточно сложной задачей. Использование универсальной программной системы ANSYS, в основе которой лежит метод конечных элементов (МКЭ), позволяет достаточно точно рассчитать параметры напряжённо-деформированного состояния поверхностного слоя детали после обработки. По результатам компьютерного моделирования представлены графики распределения оста-точных напряжений, установлена адекватность предложенных теоретических моделей. Результаты исследований могут быть использованы для прогнозирования качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств деталей после обработки динамическими методами ППД на стадии технологического проектирования.

The process of improving the surface layer quality and service properties of the machine parts in response to the treatment of the surface plastic deformation (SPD) using the dynamic methods is studied. The aim of the work is to improve the efficiency and reliability of the surface layer processing through the use of the adequate theoretical models at the technological design stage. The study results of the effect of the dynamic pressure maintenance methods (PMM) on the part performance properties are analyzed. The dependencies for the determination of the surface roughness and the hardened layer depth are proposed. The flow analysis of the dynamic PMM has shown that despite a large number of the theoretical and experimental studies, the prediction of the residual stresses in the surface layer is quite a challenge. The application of the universal program system ANSYS which is based on the finite element method (FEM) allows to accurately calculate the stress-strain state parameters of the part surface layer after processing. According to the computer simulation results, the residual stress distribution graphs are presented, and the validity of the offered theoretical models is established. The research results can be used to predict the surface layer quality and the part service properties after processing by the dynamic PMM at the technological design stage

 эксплуатационные свойства качество поверхностного слоя динамические методы поверхностного пластического деформирования service properties surface layer quality dynamic methods of surface plastic deformation

Введение.В современном машиностроительном производстве одной из основных проблем, решаемых при изготовлении деталей различного назначения, является улучшение качества, повышение надёжности и долговечности производимых изделий. Качество выпускаемых изделий напрямую зависит от эксплуатационных свойств деталей. На  протяжении всего жизненного цикла происходит формирование поверхностного слоя, характеристики которого в значительной мере определяют эти свойства. Именно в поверхностном слое формируются основные эксплуатационные свойства такие, как износостойкость, усталостная прочность и долговечность, коррозионная стойкость, сопротивление контактной усталости и др. [1]

Сулима, А. М. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / В. А. Шулов , Ю. Д. Ягодкин - Москва : Машиностроение, 1988. - 240с. Sulima, А. M., Shulov, V. A., Yagodkin, Y. D. Poverkhnostnyy sloy i ekspluatatsionnye svoystva detaley mash-in. [The surface layer and the service properties of machine parts.] Moscow: Mashinostroenie, 1988, 240 p. (in Russian). Gillespie, Laroux K. Deburring and Edge Finishing Handbook. SME. ASME PRESS. New York, Michigan, 1999. - 404 p. Gillespie, LaRoux K. Deburring and Edge Finishing Handbook. SME. ASME PRESS. New York, Michigan, 1999, 404 p. Лебедев, В. А. Классификация и физико-технологические аспекты динамических методов поверхностно-пластического деформирования / Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2011. - Т. 11, № 6. - С. 884-891. Lebedev, V. A. Klassifikatsiya i fiziko-tekhnologicheskie aspekty dinamicheskikh metodov poverkhnostno-plasticheskogo deformirovaniya. [Classification and physico-technological aspects of dynamic methods of surface-plastic deformation.] Vestnik of DSTU, 2011, vol. 11, no. 6, pp. 884-891 (in Russian). Олейник, Н. В., Поверхностное динамическое упрочнение деталей машин / В. П. Кычин, А. Л. Луговской. - Киев : Техника, 1984. - 151с. Oleynik, N. V., Kychin, V. P., Lugovskoy, A. L. Poverkhnostnoe dinamicheskoe uprochnenie detaley mashin. [Dynamic surface hardening of machine parts.] Kiev: Tekhnika, 1984, 151p. (in Russian). Чигаев, А. В. ANSYS для инженеров / А. С. Кравчук, А. Ф. Смалюк. - Москва : Машиностроение, 2004. - 512 c. Chigayev, А. V., Kravchuk, A. S., Smalyuk, A. F. ANSYS dlya inzhenerov. [ANSYS for engineers.] Moscow: Mashinostroenie, 2004, 512 p. (in Russian). Stolarski, T. Engineering analysis with ANSYS software / Y. Nakasone, S. Yoshimoto. - Oxford, UK: Elsevier, 2006. - 453 p. Stolarski, T., Nakasone, Y., Yoshimoto, S. Engineering analysis with ANSYS software. Oxford, UK: Elsevier, 2006, 453 p. Шведова, А. С. Методика прогнозирования повышения эксплуатационных свойств деталей динамическими методами ППД / А. С. Шведова, В. В. Остроух, М. Ю. Щерба // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. трудов Междунар. конф. «Интерагромаш - 2014». - Ростов-на-Дону, 2014. - С. 175-178. Shvedova, A. S., Ostroukh, V. V., Shcherba, M. Y. Metodika prognozirovaniya povysheniya ekspluatatsionnykh svoystv detaley dinamicheskimi metodami PPD. [Forecasting technique to improve part service properties by dynamic PMM.] Sostoyanie i perspektivy razvitiya sel´skokhozyaystvennogo mashinostroeniya: sb. trudov Mezhdunar. konf. «Interagromash - 2014». [State and prospects of the agricultural machinery development: Int.Conf. “Interagromash - 2014”, coll.of papers.] Rostov-on-Don, 2014, pp. 175-178 (in Russian). Щерба, Л. М. Проектирование технологических процессов виброударной отделочной обработки шарико-стержневым упрочнителем с учетом снижения шума в рабочей зоне: дис. …канд. техн. наук / Л. М. Щерба. - Ростов-на-Дону, 2003. - 166 с. Shcherba, L. M. Proektirovanie tekhnologicheskikh protsessov vibroudarnoy otdelochnoy obrabotki shariko-sterzhnevym uprochnitelem s uchetom snizheniya shuma v rabochey zone: dis. …kand. tekhn. nauk. [Design of vibro-impact finishing treatment by ball rod hardener considering noise abatement in the operating area: Cand.Sci. (Eng.) diss.] Rostov-on-Don, 2003, 166 p. (in Russian). Тищенко, Э. Э. Повышение эффективности отделочноупрочняющей центробежноротационной обработки: дис. …канд. техн. наук / Э. Э. Тищенко - Ростов-на-Дону, 2004. - 151 с. Tishchenko, E. E. Povyshenie effektivnosti otdelochno-uprochnyayushchey tsentrobezhno- rotatsionnoy obrabotki: dis. …kand. tekhn. nauk. [Efficiency improving of finishing and strengthening centrifugal-rotary processing: Cand.Sci. (Eng.) diss.] Rostov-on-Don, 2004, 151 p. (in Russian). Биргер, И. А. Остаточные напряжения / И. А. Биргер. - Москва : Машгиз, 1963. - 232 с. Birger, I. А. Ostatochnye napryazheniya. [Residual stresses.] Moscow: Mashgiz, 1963, 232 p. (in Russian).