Структурные превращения в поверхностном слое при обработке мультирадиусным деформирующим инструментом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель работы: расширение технологических возможностей процесса упрочнения ППД за счет применения мультирадиусного ролика (МР), создающего большое гидростатическое давление в очаге деформации. Материалы и методы исследования. Экспериментальные кольцевые образцы Æ60 мм изготавливались из отожженной стали 45 ГОСТ 1050-88 одной поставки. Твердость стали составляла 190 HV 10. Механическая обработка включала черновое и чистовое точение с малыми припусками 0,25 и 0,15 мм соответственно, подачей 0,07 мм/об и частоте вращения шпинделя 1600 об/мин. После этого проводилось предварительное и окончательное шлифование наждачной бумагой с малой зернистостью. Такая обработка позволила исключить влияние шероховатости и дефектного слоя заготовки на качество обработанной поверхности детали. Обработка поверхностным пластическим деформированием (ППД) МР-роликом Æ60 мм проводилась на токарно-винторезном станке с использованием специальной роликовой установки по 2 режимам, отличающимся усилием обкатывания. МР-ролик имеет  форму профиля рабочей поверхности в виде комбинации последовательно расположенных деформирующих элементов (ДЭ) с радиусами постоянной величины, расположенными относительно друг друга с некоторым смещением в радиальном и осевом направлениях. Результаты и обсуждение. Установлено, что обработка МР-роликом приводит к существенному возрастанию плотности дефектов кристаллической решетки в поверхностном слое, увеличению его микротвердости примерно в 2 раза, а также к деформационно-индуцированному растворению цементитных частиц Fe3C. Показано, что возрастание усилия обкатывания стали МР-роликом обеспечивает более глубокое растворение цементитных частиц в деформированном поверхностном слое и интенсифицирует его упрочнение.

Об авторах

В. Ю. Блюменштейн

Email: blumenstein@rambler.ru
доктор технических наук, профессор, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачёва, blumenstein@rambler.ru

В. А. Кукареко

Email: v_kukareko@mail.ru
доктор физико-математических наук, доцент, Объединенный институт машиностроения НАН Республики Беларусь, v_kukareko@mail.ru

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).