Intensification of stress state at deformation site under local action of a deformation tool
- Authors: Zaides S.A.1, Nguyen H.H.1
-
Affiliations:
- Irkutsk National Research Technical University
- Issue: Vol 26, No 4 (2022)
- Pages: 580-592
- Section: Mechanical Engineering
- URL: https://medbiosci.ru/2782-4004/article/view/382667
- DOI: https://doi.org/10.21285/1814-3520-2022-4-580-592
- ID: 382667
Cite item
Full Text
Abstract
This paper discusses the development of a new procedure for finishing and hardening treatment by changing the kinematics of a deformation tool having a double-radius shape of the profile of the working surface, along with the determination of the stress-strain state in the site of elastic-plastic deformation and residual stresses in the hardened zone of the surface layer. The SOLIDWORKS 2018 software for 3D design and the ANSYS Work-bench 19.1 soft-ware using the finite element method were used to build a mathematical model of local loading. The temporary and residual stresses, the strain state in the loading zone, the depth of the plastic layer and the maximum value of the relative plastic deformation under various loading procedures of the working tool were determined. It was established that, at the reversible rotation of a double-radius roller, the values of temporary stresses are over 15% higher compared to those during static hardening, while the residual stresses are 5.7% higher. With the reversible rotation of the double-radius roll-er, the value of the maximum strain intensity becomes 2.11 times higher than that during static hardening. The intensity of the maximum residual stresses during the reverse rotation of the double-radius roller occurs at a depth 3 times greater than the indentation of the double-radius roller, rather than on the surface of the sample. The results of computer model-ling and numerical calculations indicate that the procedure of reversible rotation of a toroidal double-radius roller has the greatest influence on the intensity of the stress state in the deformation site, while the procedure of static hardening by a single-radius roller has the least impact. The obtained results suggest that the proposed technological process of surface plastic deformation based on the reversible rotation of the working tool will allow the radial tension to be reduced while maintaining the high quality of the surface layer of machine parts.
About the authors
S. A. Zaides
Irkutsk National Research Technical University
Email: zsahaus@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9416-7749
Huu Hai Nguyen
Irkutsk National Research Technical University
Email: nquan6799@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7909-385X
References
- Отений Я. Н. Технологическое обеспечение качества деталей машин поверхностным пластическим деформированием: монография. Волгоград: Изд-во «Политехник», 2005. 224 с.
- Смелянский В. М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. М.: Изд-во «Машиностроение», 2002. 300 с.
- Асланян И. Р. Повышение ресурса подшипников скольжения поверхностным пластическим деформированием. Гл. 7. Обработка деталей поверхностным пластическим деформированием: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014. С. 348–383.
- Зайдес С. А., Емельянов В. Н., Попов М. Е. Деформирующая обработка валов. Иркутск: Изд-во ИГТУ, 2013. 452 с.
- Зайдес С. А., Забродин В. А., Мураткин В. Г. Поверхностное пластическое деформирование. Иркутск: Изд-во ИГТУ, 2002. 304 с.
- Приходько В. М., Петрова Л. Г., Чудина О. В. Металлофизические основы разработки упрочняющих технологий. М.: Изд-во «Машиностроение», 2003. 384 с.
- Полухин П. И. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. М.: Изд-во «Металлургия», 1983. 352 с.
- Зайдес С. А. Новые способы поверхностного пластического деформирования при изготовлении деталей машин // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2018. Т. 16. № 3. С. 129–139. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2018-16-3-129-139.
- Пат. № 2666205, Российская Федерация, C1, В24В 39/04. Способ поверхностного пластического деформирования / Е. А. Гусева, С. А. Зайдес, Нго Као Кыонг; заявитель и правообладатель Иркутский национальный исследовательский технический университет. Заявл. 19.12.2017; опубл. 06.09.2018.
- 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.
- Дальский А. М., Базаров Б. М., Васильев А. С. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве. М.: Изд-во МАИ, 2003. 364 с.
- Букатый А. С. Повышение точности изготовления ответственных деталей двигателей средствами статического и динамического моделирования // Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. 2014. Т. 16. № 6. С. 374–377.
- Блюменштейн В. Ю., Смелянский В. М. Механика технологического наследования на стадиях обработки и эксплуатации деталей машин. М.: Изд-во «Машиностроение», 2007. 399 с.
- Peng Jian, Zhou Peishuang, Wang Ying, Dai Qiao, Knowles D., Mostafavi M. Stress triaxiality and lode angle parameter characterization of flat metal specimen with inclined notch // Metals. 2021. Vol. 11. Iss. 10. Р. 1627. https://doi.org/10.3390/met11101627.
- Bi Yueqi, Yuan Xiaoming, Lv Jishuang, Bashir Rehmat, Wang Shuai, Xue He. Effect of yield strength distribution welded joint on crack propagation path and crack mechanical tip field // Materials. 2021. Vol. 14. Iss. 17. Р. 4947. https://doi.org/10.3390/ma14174947.
- Liu Haijun, Yang Tao, Han Jiang, Tian Xiaoqing, Chen Shan, Lu Lei. Obtainment of residual stress distribution from surface deformation under continuity constraints for thinned silicon wafers // Machines. 2021. Vol. 9. Iss. 11. Р. 284. https://doi.org/10.3390/machines9110284.
- Зайдес С. А. Остаточные напряжения и качество калибрированного металла. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1992. 198 с.
- Baumann M., Selbmann R., Milbrandt M., Kräusel V., Bergmann M. Adjusting the residual stress state in wire drawing products via in-process modification of tool geometries // Materials. 2021. Vol. 14. Iss. 9. Р. 2157. https://doi.org/10.3390/ma14092157.
- Безъязычный В. Ф., Голованов Д. С. Расчетное определение остаточных напряжений в поверхностном слое обрабатываемой детали при дорновании // Упрочняющие технологии и покрытия. 2012. № 10. С. 15–20.
- Зайдес С. А., Нго К. К. Поверхностное деформирование в стесненных условиях: монография. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2018. 234 с.
- Xu Yilun, Balint D. S., Dini D. On the origin of plastic deformation and surface evolution in nano-fretting: a discrete dislocation plasticity analysis // Materials. 2021. Vol. 14. Iss. 21. Р. 6511. https://doi.org/10.3390/ma14216511.
- Пат. № 2530600, Российская Федерация, C1, B24B 39/04. Ролик обкатной двухрадиусный / В. Ю. Блюменштейн, А. А. Кречетов, М. С. Махалов, О. А. Останин; заявитель и правообладатель Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева. № 2013135794/02. Заявл. 30.07.2013; опубл. 10.10.2014. Бюл. № 28 (II ч.). 7 с.
Supplementary files


