Авторы: С.А. Зайдес, Т.Т. Ле

Название статьи: Влияние геометрии рабочего профиля инструмента на напряженно-деформированное состояние деталей при строчном поверхностном пластическом деформировании

Год: 2026, Номер: 4, Страницы: 17-32

Отрасль знаний: 2.5.6. Технология машиностроения

Индекс УДК: 621.787.4

DOI: 10.26730/1999-4125-2026-4-17-32

Аннотация: Усталостная долговечность ответственных цилиндрических деталей определяется стабильностью свойств поверхностного слоя, для формирования которого эффективно применяется многопроходное строчное поверхностное пластическое деформирование. В качестве основного ограничения данного метода выступает краевой эффект, проявляющийся при работе стандартных цилиндрических роликов. Локальная концентрация напряжений в кромочных зонах инициирует неравномерность пластического течения материала, что ведет к образованию остаточных наплывов на границах смежных проходов и, как следствие, к снижению качества изделия. Настоящее исследование посвящено физико-математическому обоснованию выбора рациональной геометрии рабочего профиля инструмента для минимизации макрогеометрических дефектов. Анализ контактного взаимодействия базируется на трехмерной упругопластической конечно-элементной модели, реализованной в программном комплексе ANSYS Workbench. В работе проведено численное моделирование процесса упрочнения стальных деталей (сталь 45) для четырех типов роликовых конфигураций: базового цилиндрического, инструмента с фаской 45°, профиля с поднутрением и модифицированного радиусного профиля. Эволюция напряженного состояния очага деформации проанализирована на этапах активного нагружения и последующей полной упругой разгрузки системы. Результаты моделирования подтверждают фундаментальную роль профиля ролика в механике бокового вытеснения металла. Установлено, что применение модифицированного профиля с геометрически адаптированным радиусным переходом способствует реализации механизма управляемого стеснения пластического потока. Данный подход устраняет технологический компромисс между глубиной наклепа и высотой дефектов поверхности. Практическая реализация модифицированного ролика обеспечивает формирование осевых сжимающих остаточных напряжений до 330 МПа при снижении высоты микронаплывов на границах следов до 2...3 мкм, что в десять раз меньше показателей стандартного инструмента. Кроме того, обоснован рациональный предел шага круговой подачи (2,5 мм), позволяющий существенно интенсифицировать производительность без снижения качества формируемого микрорельефа.

Ключевые слова: строчное деформирование цилиндрические детали профиль ролика остаточные напряжения пластическое течение краевой эффект конечно-элементное моделирование

Дата получения: 12.05.2026

Дата одобрения: 01.09.2026

Дата опубликования: 10.09.2026

ЦИТИРОВАНИЕ СКАЧАТЬ