Моделирование формирования основных показателей качества поверхностного слоя деталей при дробеударном упрочнении
Ключевые слова:
дробеударное упрочнение, упрочненный слой, остаточные напряжения, моделирование, качество поверхностного слояАннотация
Одной из эффективных финишных операций является дробеударная обработка, при которой под действием ударов дроби об обрабатываемую поверхность детали происходит поверхностное пластическое деформирование, обеспечивающее заданные характеристики материала деталей. В авиастроении панели и обшивки крыла самолета, работающие в условиях циклических нагружений, для повышения сопротивления их усталости после процесса формообразования и зачистки лепестковым кругом подвергаются дробеударному упрочнению. Контрольными параметрами процесса дробеударного упрочнения являются шероховатость поверхности, микротвердость, величина упрочненного слоя, остаточные напряжения и т.д. Однако, если шероховатость поверхности и микротвердость несложно определяются традиционными методами, то определение величины упрочненного слоя и остаточных напряжений – более трудоемкая задача. В последнее время с развитием информационных технологий все чаще применяются различные программы инженерного анализа для изучения сложных технологических процессов, включая и дробеударную обработку. В представленной работе проведено исследование формирования упрочненного слоя и остаточных напряжений в поверхностном слое, вызванных операцией дробеударного упрочнения детали из алюминиевого сплава с использованием программы инженерного анализа методом конечных элементов. По результатам исследования представлены наглядные данные по напряженно-деформированному состоянию поверхностного слоя после соударения дроби с обрабатываемой поверхностью; приведены графические распределения остаточных напряжений по глубине в поверхностном слое и зависимости значений максимальных остаточных напряжений от диаметра и скорости удара дроби; разработаны рекомендации по выбору условий и режимов при дробеударном упрочнении, а также математические модели для определения величины упрочненного слоя и максимальных остаточных напряжений в поверхностном слое детали.
Библиографические ссылки
Обработка деталей поверхностным пластическим деформированием / И.Р. Асланян, А.С. Бубнов, В.Н. Емельянов и др. Иркутск : ИрГТУ, 2014. 559 с.
Пашков А.Е., Шматков В.С. Особенности технологии дробеударного упрочнения крупногабаритных деталей самолетов // Управление технологическими процессами машиностроительного производства : сб. ст. Иркутск, 1998. С. 62–66.
Пашков А.Е. Об особенностях применения Отечественной и зарубежной технологии формообразования обшивок и панелей самолетов // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2015. № 5 (100). С. 17–22.
Пашков А.Е., Малащенко А.Ю., Пашков А.А. К вопросу создания цифровых технологий производства крупногабаритных деталей каркаса и обшивки самолета // Технология металлов. 2021. № 1. С. 36–46.
Гребенников Д.С., Максименков В.И. Формообразование панелей крыла дальнемагистрального самолета // Вестн. Воронеж. гос. техн. ун-та. 2019. Т. 15. № 1. С. 116–121.
Пашков А.А. Моделирование процесса формообразования крупногабаритных деталей двойной кривизны на дробеметных установках контактного типа // Технология металлов. 2020. № 12. С. 19–28.
Пашков А.Е., Дияк А.Ю. Определение параметров дробеударного формообразования-упрочнения при помощи CAD/CAM/CAE систем // Управление технологическими процессами машиностроительного производства : сб. ст. Иркутск : Иркут. гос. техн. ун-т, 1998. С. 62–66.
Meguid S.A., G. Shagal, J.C. Stranart, J.Daly. Tree-dimensional dynamic finite element analysis of shot-peening induced residual stresses // Finite Elements in Analysis and Design. 1999. P. 13. DOI 10.1016/S0168-874X(98)00057-2.
Baragetti S. Three-dimensional finite-element procedures for shot peening residual stress field prediction // International Journal of Computer Applications in Technology. 2001. Vol. 14. Is. 1-3. P. 51–63.
Miao H. Y. On the potential applications of a 3D random finite element model for the simulation of shot peening / H. Y. Miao, S. Larose, C. Per-ron et al. // Adv. Eng. Softw. 2009. Vol. 40. P. 1023–1038.
Zhuo Chen., Yang Fan, Meguid S. A. Realistic Finite Element Simulations of Arc-Height De-velopment in Shot-Peened Almen Strips // Journal of Engineering Materials and Technology. 2014. Vol. 136. DOI 10.1115/1.4028006.
Bhuvaraghan B. Shot peening simulation using discrete and finite element methods / B. Bhuvaraghan, S. M. Srinivasan, O. Prakash et al. // Advances in Engineering Software. 2010. Vol. 41. Is. 12. P. 1266–1276.
Касимов Б. М-у., Муминов М.Р., Шин И.Г. Поверхностное упрочнение деталей технологических оборудований и моделирование напряженного состояния при дробеударной обработке // Сб. науч. трудов Междунар. науч. конф., посвящ. 150-летию со дня рождения проф. Н.А. Васильева. Москва, 2021. С. 122–127.
Методика расчета технологических параметров превентивного деформирования упрочняемых деталей типа «стенка» / А.А. Макарук, О.В. Самойленко, Ю.Н. Иванов и др. // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2021. Т. 25. № 1(156). С. 8–16.
Определение внутренних силовых факторов, возникающих при упрочнении подкрепленных ребрами деталей /
А.А. Макарук, А.А. Пашков, А.М. Хамаганов и др. // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2018. Т. 22. № 10 (141). С. 29–37.
Makaruk A.A. Pashkov A.A., Samoylenko O.V. Increasing the shape accuracy of the hardened parts of the frame by technological methods // International Conference on Innovations in Automotive and Aerospace Engineering, ICI2AE 2019, Irkutsk, 2019. Vol. 632. p. 012100. DOI 10.1088/1757-899X/632/1/012100.
Назаров С.Р., Шодмонкулов З.А. Определение глубины деформационного упрочнения на основе энергетических соотношений дробеударной обработки // Материалы докладов 54-й Международной научно-технической конференции преподавателей и студентов. Витебск, 2021. Т. 2. С. 279–281.
Дрозд М.С., Осипенко А.П. Аналитическое исследование напряженного состояния при внедрении упругой сферы в упруго-пластическое полупространство // Металловедение и прочность металлов : сб. науч. тр. Волгоград, 1977. Вып. 8. С. 58–68.
Определение рациональных технологических режимов упрочняющей дробеобработки стальных деталей / М.М. Матлин, А.И. Мозгунова, В.О. Мосейко и др. // Изв. Волгоград. гос. техн. ун-та. 2014. № 9 (136). С. 99–102.
Матлин М.М., Мозгунова А.И., Лебский С.Л. Прогнозирование параметров упрочнения деталей машин путем поверхностного пластического деформирования // Изв. Волгоград. гос. техн. ун-та. 2005. № 3. С. 52–55.
Лебеденко В.Г. Математическое моделирование процесса формирования геометрических параметров поверхностного слоя и параметров упрочнения при обработке деталей дроби // Вестник ДГТУ. 2008. Т. 8. № 4 (39). С. 202–212.
Кравченко Г.Н., Кравченко К.Г. Выбор технологических параметров дробеударного упрочнения силовых деталей авиационных конструкций // Полет. 2018. № 12. С. 37–44.
Ле Чи Винь, Кольцов В.П., Нгуен Минь Хоанг. Моделирование формирования основных параметров качества поверхностного слоя при дробеударном упрочнении // Авиамашиностроение и транспорт Сибири : сб. ст. XIV Междунар. науч.-техн. конф. Иркутск, 2020. С. 104–112.
