Моделирование процесса возникновении остаточных напряжений при пневмодробеструйном упрочнении
Автор: Носов Н.В., Люшня Д.А., Власов В.В.
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 4-2 т.26, 2024 года.
Бесплатный доступ
Упрочнение деталей взлетно-посадочных устройств из титановых сплавов сопряжено с большими сложностями, особенно это касается изменения точности формы и расположения поверхностей в процессе пневнодробеструйное упрочнения (ПДУ). Решение данной задачи технологического обеспечения точности и качества поверхности связано с управлением степенью и глубиной распространения остаточных напряжений после ПДУ. В статье решена задача моделирования процесса пневно-дробеструйное упрочнение титанового сплава ВТ22 в программном комплексе ANSYS и RockyDEM. Рассматривались три постановки задачи: взаимодействие единичной дроби ; взаимодействие потока дроби с обрабатываемой поверхностью в 2D исполнении; взаимодействие потока дроби с обрабатываемой поверхностью в 3D исполнении. Рассмотрено динамическое поведение потока дроби, которое позволило определить размеры пятна контакта , наличие застойных зон, предельное количество ударов дроби в единичную вмятину для достижения предельной пластической деформации. Установлено, что увеличение скорости дроби с 60 м/с до 90 м/с позволяет уменьшить количество ударов с 12-15 раз до 6-8 .Расчеты показывают , что процесс ПДУ с режимами , полученными с помощью моделирования, повысили усталостную прочность детали на 28%.
Моделирование пду, остаточные напряжения, скорость дроби, пластическая деформация, режимы обработки, конечно-элементная модель, напряженно-деформированное состояние, пятно контакта, застойная зона, усталостная прочность
Короткий адрес: https://sciup.org/148330119
IDR: 148330119 | УДК: 621.7.01 | DOI: 10.37313/1990-5378-2024-26-4(2)-265-271
Modeling of the process of residual stress generation during pneumatic blast hardening
The hardening of the details of take-off and landing devices made of titanium alloys is fraught with great difficulties, especially with regard to changing the accuracy of the shape and location of surfaces in the process of pneumatic blast hardening. The solution to this problem of technological assurance of accuracy and surface quality is associated with controlling the degree and depth of propagation of residual stresses after the remote control. The article solves the problem of modeling the process of pneumatic shotblasting of titanium alloy VT22 in the ANSYS and RockyDEM software package. Three problem statements were considered: the interaction of a single fraction; the interaction of the fraction flow with the processed surface in 2D execution; the interaction of the fraction flow with the processed surface in 3D execution. The dynamic behavior of the fraction flow is considered, which made it possible to determine the size of the contact spot, the presence of stagnant zones, and the maximum number of impacts of the fraction into a single dent to achieve maximum plastic deformation. It has been found that increasing the fraction velocity from 60 m/s to 90 m/s reduces the number of strokes from 12-15 times to 6-8.Calculations show that the remote control process with the modes obtained by modeling increased the fatigue strength of the part by 28%.
Список литературы Моделирование процесса возникновении остаточных напряжений при пневмодробеструйном упрочнении
- Шкуро, А.Е. Технологии и материалы 3D-печати [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Е. Шкуро, П.С. Кривоногов. – Екатеринбург: Урал. гос. лесо-техн. ун-т, 2017. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Мин. системные требования: IBM IntelCeleron 1,3 ГГц; Microsoft Windows XP SP3; Видеосистема Intel HD Graphics; дисковод, мышь. – Загл. с экрана.
- Рэдвуд, Б. 3D-печать. Практическое руководство [пер. с анг. М.А. Райтмана] / Б. Рэдвуд, Ф. Шофер, Б. Гаррэт. – М.: ДМК Пресс, 2020. – 220 с.: илл.
- Мусалимов, В.М. Динамика фрикционного взаимодействия / В.М. Мусалимов, В.А. Валетов. – СПб: СПбГУ ИТМО,2006. – 191 с.
- Попок, Н.Н. Основы технологии машиностроения. Практикум: учеб.-метод. пособие / Н.Н. Попок, Р.С. Хмельницкий, Е.В. Бритик. – Новополоцк: Полоц. гос. ун-т, 2021. – 160 с.
- Косенко, Е.А. Планирование эксперимента (в машиностроении): учебно-методическое пособие / Е.А. Косенко. – М.: МАДИ, 2023. – 56 с.
- Тимофеев, М.В. Математическое моделирование процессов в технологии машиностроения: Пособие / М.В. Тимофеев, Е.В. Тимофеева. – Рыбинск: РГАТУ имени П.А. Соловьёва, 2015.
- Stavychenko, V., Purhina, S., Shestakov, P. (2018). Prediction of specifi c electrical resistivity of polymeric composites based on carbon fabrics. EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies, 2 (12 (92)), 46–53. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.129062.
- Mhapsekar, K., McConaha, M., Anand, S. (2018). Additive Manufacturing Constraints in Topology Optimization for Improved Manufacturability. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 140 (5). doi: https://doi.org/10.1115/1.4039198.
- Tymrak, B.M., Kreiger, M., Pearce, J.M. (2014). Mechanical properties of components fabricated with open-source 3-D printers under realistic environmental conditions. Materials & Design, 58, 242–246. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.02.038.
- Chacón, J. M., Caminero, M. A., García-Plaza, E., Núñez, P. J. (2017). Additive manufacturing of PLA structures using fused deposition modelling: Effect of process parameters on mechanical properties and their optimal selection. Materials & Design, 124, 143–157. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.03.065.
- Gonabadi, H., Yadav, A., Bull, S.J. (2020). The effect of processing parameters on the mechanical characteristics of PLA produced by a 3D FFF printer. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 111 (3-4), 695709. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-020-06138-4.
