Structural Transformations in the Surface Layer During Multiradius Deforming Tool Processing

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Objective is to expand the technological possibilities of the process of hardening by surface plastic deformation (SPD) through the use of a multiradius roller (MP), creating a large hydrostatic pressure in the deformation zone. Materials and methods of investigation. Experimental ring samples Æ60 mm were made from annealed steel 45 GOST 1050-88 taken from one delivery. The hardness of the steel was 190 HV 10. The mechanical processing involved roughing and finishing turning with small allowances of 0.25 and 0.15 mm, respectively, with the feed of 0.07 mm/cycle and a spindle speed of 1600 cycle/min was made. Next, preliminary and final grinding was carried out by the means of abrasive paper with a small grain size. This processing made it possible to exclude the influence of roughness and defective layer on the quality of the processed surface of a part. Surface plastic deformation (SPD) by a MR roller Æ60 mm was carried out on a turning lathe using a special roller unit in two working modes, differing in the rolling force. The MP roll had the shape of a working surface profile in the form of a combination of successively located deforming elements (DE) with radii of constant magnitude disposed relative to each other with some displacement in the radial and axial directions. Results and discussions. It is established that the processing with a MR roller results in a substantial increase in the defects density of the crystal lattice in the surface layer, an increase in its microhardness approximately in two times and also in the deformation-induced dissolution of cementite particles Fe3C. It is shown that an increase in the rolling force of steel by means of a MR roller ensures deeper dissolution of cementite particles in the deformed surface layer and intensifies its hardening.

About the authors

V. Yu. Blumenstein

Email: blumenstein@rambler.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, Kuzbass State technical University named after T.F. Gorbachev, blumenstein@rambler.ru

V. A. Kukareko

Email: v_kukareko@mail.ru
D.Sc. (Physics and Mathematics), Associate Professor, The Joint Institute of Mechanical Engineering of the National Academy of Sciences of Belarus, v_kukareko@mail.ru

References

  1. Технология и инструменты отделочно-упрочняющей обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. В 2 т. Т. 1: справочник / А.Г. Суслов, В.Ю. Блюменштейн, Р.В. Гуров, А.Н. Исаев, Л.Г. Одинцов, В.В. Плешаков, В.П. Федоров, Ю.Г. Шнейдер; под общ. ред. А.Г. Суслова. – М.: Машиностроение, 2014. – 480 с.
  2. Zuev L.B., Danilov V.I., Barannikova S.A. Plastic flow, necking and failure in metals, alloys and ceramics // Materials Science and Engineering: A. – 2008. – Vol. 483. – P. 223–227. – doi: 10.1016/j.msea.2006.11.165.
  3. Zuev L.B. Autowave processes of the localization of plastic flow in active media subjected to deformation // Physics of Metals and Metallography. – 2017. – Vol. 118, iss. 8. – P. 810–819. – doi: 10.1134/S0031918X17060114.
  4. Zuev L.B., Gorbatenko V.V. On the activity of deforming medium // AIP Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1783. – P. 020238. – doi: 10.1063/1.4966532.
  5. Orlova D.V., Barannikova S.A., Zuev L.B. On the kinetics of localized plasticity domains emergent at the pre-failure stage of deformation process // AIP Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1783. – P. 020168. – doi: 10.1063/1.4966461.
  6. Egorushkin V.E., Panin V.E., Panin A.V. Influence of multiscale localized plastic flow on stress-strain patterns // Physical Mesomechanics. – 2015. – Vol. 18, iss. 1. – P. 8–12. – doi: 10.1134/S1029959915010026.
  7. Panin V.E., Egorushkin V.E. Fundamental role of local curvature of crystal structure in plastic deformation and fracture of solids // AIP Conference Proceedings. – 2014. – Vol. 1623. – P. 475–478. – doi: 10.1063/1.4898985.
  8. Панин В.Е., Панин А.В. Эффект поверхностного слоя в деформируемом твердом теле // Физическая мезомеханика. – 2005. – Т. 8, № 5. – С. 7–15.
  9. Nondestructive characterization of the surface integrity of cold surface hardened components / D. Meyer, D. Kruse, A. Bobe, G. Goch, E. Brinksmeier // Production Engineering. – 2010. – Vol. 4. – P. 443–449. – doi: 10.1007/s11740-010-0228-3.
  10. Surface hardening by strain induced martensitic transformation / E. Brinksmeier, M. Garbrecht, D. Meyer, J. Dong // Production Engineering. – 2008. – Vol. 2. – P. 109–116. – doi: 10.1007/s11740-007-0060-6.
  11. Surface and subsurface alterations induced by deep rolling of hardened AISI 1060 steel / M. Abrаo, B. Denkena, B. Breidenstein, T. Morke // Production Engineering. – 2014. – Vol. 8. – P. 551–558. – doi: 10.1007/s11740-014-0539-x.
  12. Khalajhedayati A., Rupert T.J. Emergence of localized plasticity and failure through shear banding during microcompression of a nanocrystalline alloy // Acta Materialia. – 2014 – Vol. 65. – P. 326–337. – doi: 10.1016/j.actamat.2013.10.074.
  13. Zhonghua L., Haicheng G. Hydrostatic stresses and their effect on the macroflow behavior and microfracture mechanism of two-phase alloys // Metallurgical Transactions A. – 1991. – Vol. 22, iss. 11. – P. 2695–2702. – doi: 10.1007/BF02851363.
  14. Ярославцев В.М. Резание с опережающим пластическим деформированием в технологиях утилизации металлической стружки // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2013. – № 07. – С. 79–88. – doi: 0.7463/0713.0567548.
  15. Амбросимов С.К. Определение технологических параметров процесса деформирующе-режущего протягивания с опережающим пластическим деформированием и упругопластическим нагружением зоны резания // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2008. – № 8. – С. 3–7.
  16. Valiev R.Z. Nanostructured alloys: large tensile elongation // Nature Materials. – 2013. – Vol. 12, iss. 4. – P. 289–291. – doi: 10.1038/nmat3612.
  17. Nanostructured high-strength molybdenum alloys with unprecedented tensile ductility / G. Liu, G.J. Zhang, F. Jiang, X.D. Ding, Y.J. Sun, J. Sun, E. Ma // Nature Materials. – 2013. – Vol. 12, iss. 4. – P. 344–350. – doi: 10.1038/nmat3544.
  18. Блюменштейн В.Ю., Смелянский В.М. Механика технологического наследования на стадиях обработки и эксплуатации деталей машин. – М.: Машиностроение-1, 2007. – 400 с.
  19. Патент 2557377 Российская Федерация, МПК В 24 В 39/04 (2006.01). Ролик обкатной мультирадиусный / В.Ю. Блюменштейн, А.А. Кречетов, М.С. Махалов, О.А. Останин; заявитель и патентообладатель КузГТУ. – № 2013135795/02; заявл. 30.07.2013; опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20.
  20. Блюменштейн В.Ю. Механика технологического наследования как научная основа проектирования сложнопрофильных инструментов для упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2017. – № 8. – С. 7–16.
  21. Щиголев П.В. Электрохимическое и химическое полирование металлов. – М.: АН СССР, 1959. – 256 с.
  22. Powder diffraction file. Data cards. Inorganic Section. Sets 1–34. – Swarthmore, Pa., USA: JSPDS – International Centre for Diffraction Data, 1948–1984.
  23. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. – М.: Металлургия, 1982. – 632 с.
  24. Васильев Л.С., Ломаев И.Л., Елсуков Е.П. К анализу механизмов деформационно-индуцированного растворения фаз в металлах // ФММ. – 2006. –Т. 102, № 2. – С. 201–213.
  25. Шабашов В.А., Мукосеев А.Г., Сагарадзе B.B. Легирование углеродом ОЦК-железа при интенсивной холодной деформации // ФММ. – 2001. – Т. 91, № 1. – С. 72–78.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».