Численное исследование напряженно-деформированного состояния заготовки в контактной задаче поверхностного дорнования отверстий

Abstract

В последние годы экономический фактор играет все более важную роль при выборе технологий изготовления деталей машин с заданными значениями нормируемых параметров геометрической точности и качества рабочих поверхностей. Применительно к процессам поверхностного пластического деформирования это проявляется в поиске эффективных приемов управления трением в паре «инструмент – заготовка», которое, в конечном итоге, определяет картину распределения и величину напряжений и деформаций в заготовке и инструменте. Получить строгое аналитическое решение задачи по установлению связи между условиями на поверхности, трением и напряженно-деформированным состоянием контактируемых тел не представляется возможным. В этой связи на передний план выходит построение математических моделей, решение которых возможно численными методами. В статье приводятся результаты численного исследования (вычислительного эксперимента) конечно-элементной модели деформирования заготовки в различных условиях контактного взаимодействия и трения одним из методов поверхностного пластического деформирования – поверхностным дорнованием отверстий. Критерием оценки условий контактного взаимодействия и трения выбран коэффициент трения. Показано, что изменение коэффициента трения в процессе поверхностного дорнования не оказывает заметного влияния на формирование поля напряжений в деформируемой заготовке как в осевом, так и в радиальном и окружном направлениях. Вместе с тем при повышении коэффициента трения в паре «инструмент – заготовка» и соответственно силы механического сопротивления деформации заготовки наблюдается их рост. Вычислительным экспериментом подтверждено наличие внеконтактных деформаций заготовки и инструмента при поверхностном дорновании, а также снижение величины остаточных деформаций в заготовке с уменьшением коэффициента трения. Оценка баланса перемещений контактных поверхностей заготовки (внутренняя поверхность обрабатываемого отверстия) и инструмента показала, что деформации инструмента в упругой области могут привести к существенному снижению реального натяга поверхностного дорнования отверстий.