91 / 457
Современные технологии и автоматизация в машиностроении
91
ская волна наибольших размеров при минимальных значениях эквивалентного напряжения, которое
косвенно характеризует степень упрочнения материала.
Наложение ограничений на пластическую деформацию изменяет напряженно-
деформированное состояние нагруженного тела. Так, при воздействии плоского кольца на зону обра-
зования пластической волны происходит снижение ее высоты в 3 раза, и на 20% уменьшается длина
волны. При вдавливании плоского кольца на глубину, равную высоте волны (0,02 мм), ее размеры
существенно снижаются: высота в 20 раз, а длина почти в 5 раз.
Наилучшие результаты получены и при вдавливании кольца с выпуклой поверхностью: высо-
та и длина пластической волны практически изчезают. Анализ результатов моделирования показыва-
ет, что размеры очага деформации зависит от размеров и формы упрочняющего инструмента. Ис-
пользование комбинированного инструмента в виде шара с кольцом позволяет практически полно-
стью подавить образование пластической волны и повысить интенсивность напряженного состояния
на 10 – 15%.
Программа расчета напряженного состояния позволила определить и остаточные напряжения
при внедрении шара. Как видно из табл., с помощью кольца была выполнена интенсификация напря-
женного состояния в очаге деформации, так как достижимые значения всех напряжений увеличива-
ются. Кроме того, размеры пластической волны, которая считается отрицательным фактором, по
сравнению со схемой свободного нагружения, уменьшаются в 20 раз по высоте и в 4 – 5 раз по длине.
Такое явление объясняется тем, что кольцо с шаром можно считать как второй деформирую-
щий элемент. Поэтому очаг деформации в зоне внедрения представляет собой перекрытие очагов де-
формации двух инструментов и их слияние в один комплексный очаг. Наличие кольца меняет естест-
венное течение частиц металла. При этом металл поверхностного слоя образца находится в условиях
сложного напряженного состояния, испытывает интенсификацию напряжений, уменьшает размеры
пластической волны.
Заключение по работе. Представленные результаты моделирования и численного расчета на-
пряженно-деформирования состояния при внедрении жесткого шара в упругопластическое тело по-
казывают высокую эффективность использования стесненных условий деформирования как для по-
давления процесса пластического внеконтактного формообразования, так и для изменения напряжен-
ного состояния деформированного тела.
Полученные данные расчетов дают основание для разработки конструкции деформирующего
инструмента для отделочно-упрочняющей обработки маложестких валов.
Литература:
1.
Деформирующая обработка валов: монография / С.А. Зайдес В.Н. Емельянов, М.Е. Попов // под
ред. С.А. Зайдеса. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. – 452 с.
2.
Зайдес С.А. Охватывающее поверхностное пластическое деформирование. Иркутск: Изд-во Ир-
ГТУ, 2001. – 309 с.
3.
Бубнов А.С., Зайдес С.А. Правка валов стесненным сжатием/ 2-ая Международная научно-
техническая конференция «Технические науки, технологии и экономика» – Чита: ЧитГТУ, 2002. C. 84 – 91.
4.
Воронцов А. Л. Теория и расчеты процессов обработки металлов давлением: учеб. пособие: в 2 т.–
М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014.
5.
Ершов В.И., Глазков В.И., Каширин М.Ф. Совершенствование формоизменяющих операций лис-
товой штамповки - М.: Машиностроение, 1990. – 311 с.
6.
Нго К.К, Зайдес С.А. Определение внеконтактных деформаций при упруго-пластическом нагру-
жении углеродистой стали/ Жизненный цикл конструкционных материалов// под ред. С.А. Зайдеса. – Иркутск:
Изд-во ИРНИТУ, 2015. С 331 - 338.
7.
Бруяка В.А., Фокин В.Г., Кураева Я.В. Инженерный анализ в ANSYS Workbech: учеб. пособ. –
Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. – 149 с.