Удосконалення технології обкочування роликом із застосуванням теорії деформовності

Abstract

Дисертацію присвячено науковій задачі дослідження особливостей формоутворення при обкочуванні заготовки роликом і розробці рекомендацій з вибору раціональних технологічних параметрів процесу. На основі методів прикладної теорії деформовності одержали подальший розвиток математичні моделі напружено-деформованого стану процесів обкочування роликом. Комп’ютерне моделювання за допомогою методу скінченних елементів дало можливість виконати аналіз особливостей пластичної деформації при обкочуванні. Установлено залежність величини використаного ресурсу пластичності від геометричних параметрів інструменту та особливостей процесу обкочування. Отримано методику розрахунку використаного ресурсу пластичності при обкочуванні роликом із врахуванням немонотонного навантаження. Установлено, що при немонотонній пластичній деформації величина накопиченого ресурсу пластичності, в порівнянні з монотонним деформуванням, зменшується на 35%, при інших рівних умовах. Достовірність отриманих теоретичних рішень підтверджена результатами експериментальних досліджень. Розроблена конструкція інструменту для обкочування роликом та рекомендації із побудови технологічного процесу обкочування.

Диссертационная работа посвящена научной задаче исследования особенностей формообразования при обкатке заготовки роликом и разработке рекомендаций по выбору рациональных технологических параметров процесса. Разработана методика расчета напряженно-деформированного состояния обкатки заготовки роликом, с использованием методов линий скольжения и учетом немонотонности процесса. Выполнено численное моделирование процесса деформирования поверхностного слоя материала деталей при обкатывании с использованием МКЭ, в результате которого установлено напряженно-деформированное состояние материала в зависимости от параметров обкочування Впервые предложена методика оценки влияния неоднородности распределения пластических деформаций на пластичность металла с учетом комплексного воздействия схемы напряженного состояния, что позволило более точно оценить влияние параметров процесса на пластичность металла поверхностного слоя при ППД, при деформации которого характерна значительная неоднородность напряженно-деформированного состояния. Анализ напряженно-деформированного состояния металла при обкатке винтовым роликом выполнен методами трехмерного математического моделирования с использованием метода конечных элементов, что позволило учесть немонотонность процесса. Установлено, что при немонотонной пластической деформации величина накопленного ресурса пластичности, по сравнению с монотонным деформированием, уменьшается на 35%, при прочих равных условиях. Установлено влияние физико-механических характеристик материала детали и геометрических характеристик поверхностей детали и инструмента на величину использованного ресурса пластичности и степень укрепления. Полученные зависимости можно использовать для назначения параметров процесса укрепления цилиндрических и плоских поверхностей деталей. В результате выполненных исследований предложена новая конструкция ролика тороидальной формы с винтовой рабочей поверхностью. При обкатывании таким роликом в двух противоположных направлениях возникает значительная немонотонность процесса. Полученные результаты показывают преимущество немонотонного деформирования, так как при использовании ролика с винтовой рабочей поверхностью и обработке в двух противоположных направлениях, использованный ресурс пластичности значительно меньше, чем при обработке роликом за два прохода (при одинаковой степени деформации поверхностного слоя металла). Достоверность полученных теоретических решений подтверждена результатами экспериментальных исследований. Результаты работы в виде программных средств, а также конструкторских и технологических рекомендаций приняты к внедрению Барским машиностроительным заводом.

Dissertation is devoted to the scientific study of the problem of forming when deformation workpiece of roller and develop recommendations for the rational process parameters. On the basis of methods of the applied theory of plasticity the mathematical models of the tensely deformed state of processes of the deformation of roller. A computer design by the method of complete elements enabled to execute the analysis of features of deformation of roller. Dependence of size of the utillized resource of plasticity is set on the geometrical parameters of instrument and features of the grinding process. Тhe method of calculation of the used plasticity resource during rolling with a roller taking into account the nonmonotonic load. It was established that when nonmonotonic plastic deformation the value of the accumulated resource of plasticity, in comparison with monotonic deformation, is reduced by 35%, under other equal conditions The reliability of the theoretical solutions obtained confirmed the results of experimental studies. The design of the tool for rolled up the roller and recommendations for the construction of the process of landslide are developed.