Разработка и исследование термопластических методов упрочнения деталей

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:

В. В. Кальченко, доктор технических наук, профессор, orcid.org/0000-0002-9072-2976, Национальный университет «Черниговская политехника», г. Чернигов, Украина, e-mail: svboyko.cstu@gmail. com

А. М. Ерошенко, кандидат технических наук, доцент, orcid.org/0000-0002-1629-9516, Национальный университет «Черниговская политехника», г. Чернигов, Украина, e-mail: svboyko.cstu@gmail. com

С. В. Бойко, кандидат технических наук, доцент, orcid.org/0000-0001-8341-6973, Национальный университет «Черниговская политехника», г. Чернигов, Украина, e-mail: svboyko.cstu@gmail. com

П. Л. Игнатенко, кандидат технических наук, доцент, orcid.org/0000-0002-0967-1631, Национальный университет «Черниговская политехника», г. Чернигов, Украина, e-mail: svboyko.cstu@gmail. com

 повний текст / full article



Abstract:

Цель. Уточнение влияния температурного фактора на качество обработанной поверхности и расчет площади контакта «заготовка ‒ индентор» в зависимости от конструктивных особенностей инструмента и обрабатываемой поверхности с целью использования полученных результатов при назначении режимов обработки.

Методика. Экспериментальные исследования влияния температурного фактора на процесс упрочнения проводились на специализированной установке, разработанной на кафедре технологий машиностроения и деревообработки НУ «ЧП» (Национальный университет «Черниговская политехника»). Трехроликовое пневматическое устройство устанавливалось на суппорте токарно-винторезного станка модели 1К62. Обрабатываемые заготовки устанавливались на специальной оправке в трехкулачковом патроне. Частота вращения шпинделя устанавливалась с помощью электронного тахометра, давление на ролики регистрировалось по манометру. Перед обкаткой заготовки выдерживались в лабораторной электропечи, температура предварительного подогрева регистрировалась логометром. Так как качество поверхности при обработке поверхностным пластическим деформированием (ППД) с подогревом зависит от большого количества факторов, то для получения многофакторной модели применялось центральное рототабельное композиционное планирование второго порядка. На основании априорной информации и результатов предыдущих экспериментов в качестве факторов, определяющих процесс, были приняты подача (S, мм /об), давление (P, Н) и температура предварительного подогрева (Т, °С). В качестве исходного параметра была принята твердость поверхностного слоя.

Результаты. При исследовании ППД с предварительным подогревом подтверждено влияние температурного фактора на твердость поверхностей обработанных заготовок. Причем, при различных режимах обработки это влияние происходит по-разному. Вероятно, это происходит из-за добавления тепловой энергии, возникающей за счет работы деформирования поверхностного слоя и тепла, которое подводится извне. Для исследуемых сталей определено, что в пределах 300‒450 °С при режимах, применяемых при обкатке V = 30‒70 м/мин; S = 0,2‒ 0,4 мм/об; Р = 300‒2000 Н температура положительно влияет на твердость обкатанной поверхности.

Научная новизна. Полученная зависимость площади контакта «индентор ‒ заготовка», в зависимости от геометрических параметров поверхности обкатки и инструмента, может быть использована при выборе формы и размеров инструмента в зависимости от конкретных условий контакта, при конструировании новых и совершенствовании имеющихся методов и средств ППД.

Практическая значимость. Используя современное программное обеспечение и расчеты по приведенным формулам, возможно прогнозировать качество при обработке криволинейных поверхностей с переменным радиусом кривизны. И так как удельное давление, необходимое для протекания процесса пластического деформирования, находится в известной зависимости от площади контакта и силы, что прикладывается к индентору, то можно регулировать процесс упрочнения изменяя силу, которую прикладывают к индентору, в зависимости от меняющейся площади контакта.

References.

1. Kalchenko, V., Yeroshenko, A., & Boyko, S. (2018). Crossing axes of workpiece and tool at grinding of the circular trough with variable profile. Acta Mechanica et Automatica, 12(4), 281-285. https://doi.org/10.2478/ama-2018-0043.

2. Zhaoyang, Jin, Keyan, Li, Xintong, Wu, & Hongbiao, Dong (2015). Modelling of microstructure evolution during thermoplastic deformation of Steel by a finite element method. Materials Today: Proceedings, 2S, 460-465. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.05.062.

3. Grajcar, A., Kozłowska, A., & Grzegorczyk, B. (2018). Strain hardening behavior and microstructure evolution of high-manganese steel subjected to interrupted tensile tests. Metals, 8(2), 122. https://doi.org/10.3390/met8020122.

4. Ehsan Ban, J., Matthew Franklin, Sungmin Nam, Lucas R. Smith, Hailong Wang, Rebecca G. Wells, Ovijit Chaudhuri, … & Vivek B. Shenoy (2018). Mechanisms of Plastic Deformation in Collagen Networks Induced by Cellular Forces. Biophysical journal, 114(2), 450-461. https://doi.org/10.1016/j.bpj.2017.11.3739.

5. Liu, A.S., Wang, H., & Reich, D.H. (2016). Matrix viscoplasticity and its shielding by active mechanics in microtissue models: experiments and mathematical modeling. Scientific Reports, 6. Retrieved from https://www.nature.com/articles/srep33919.

6. Ihnatenko, P. L., & Hryshchenko, M. O. (2017). Ensuring the accuracy of the shape of parts with low rigidity of complex geometric shape at processing. Bulletin of the Engineering Academy of Ukraine, (3), 187-190.

7. Verlinden, B. (2018). Severe plastic deformation of metals MJOM Metalurgija. Journal of metallurgy, 165-182. https://doi.org/10.30544/380.

8. Kowalska, J., Ratuszek, W., Witkowska, M., Zielinrska-Lipiec, A., & Kowalski, M. (2015). Microstructure and texture evolution during cold-rolling in the Fe-23Mn-3Si-3Al alloy. Archives of Metallurgy and Materials, 60, 1789-1794.

9. Megumi Kawasaki, Han-Joo Lee, Jae-il Jang, & Terence G. Langdon (2017). Strengthening of metals through severe plastic deformation. Reviews on Advanced Materials Science, 48, 13-24.

10. Liu, F., Dan, W.J., & Zhang, W.G. (2017). The effects of stress state on the strain hardening behaviors of TWIP steel. Journal of Materials Engineering and Performance, 26, 2721-2728.

 

Следующие статьи из текущего раздела:

Предыдущие статьи из текущего раздела:

Посетители

3121221
Сегодня
За месяц
Всего
545
2402
3121221

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Авторам и читателям рубрики журнала RusCat Архив журнала 2020 Содержание №2 2020 Разработка и исследование термопластических методов упрочнения деталей