Дискретно-континуальное упрочнение контактирующих элементов конструкций: концепция, математическое и численное моделирование


https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-3-240-347

Полный текст:


Аннотация

Предложен вариант дискретно-континуального упрочнения контактирующих элементов машиностроительных конструкций. Одна из деталей упрочняется дискретно, а ответная – континуально. Получаемая пара сочетает положительные качества двух разнотипных методов упрочнения. Исследование напряженно-деформированного состояния обработанных фрагментов дает основание для вывода о высокой эффективности предложенного комбинированного метода упрочнения. При его использовании, в отличие от традиционных вариантов технологий упрочнения, задействуются механизмы отрицательной обратной связи между этапами «нагружение – контактное взаимодействие – трение – износ». В результате получается положительный интегральный эффект от применения разработанной технологии упрочнения. Данный эффект существенно превышает сумму эффектов от использования каждой из технологий упрочнения. При этом обеспечивается благоприятное распределение контактных давлений между контактирующими телами. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению износа, что препятствует резкому возрастанию действующих между телами нагрузок. Таким образом происходит стабилизация исследуемых процессов. Для демонстрации положительных эффектов, возникающих при контакте упрочненных тел, рассмотрено напряженнодеформированное состояние представительного фрагмента исследуемой системы. Результаты расчетов свидетельствуют о справедливости прогнозных предположений. Действительно, упрочненные зоны воспринимают большие нагрузки. Однако в силу высоких трибомеханических свойств материала в упрочненных зонах трение и износ в них намного ниже, чем у основного материала. За счет этого формируются все положительные компоненты суммарного эффекта. Данный эффект подкрепляется тем, что ответная деталь обработана континуально. В частности, металлы из материалов типа алюминия покрываются тонким слоем оксидов путем их образования в сильном электрическом поле в специальной среде. Образуемые твердые фазы оксидов служат структурной основой формирования поверхностных слоев. В сочетании с дискретно упрочненными поверхностями ответных деталей образуемая пара приобретает высокие прочностные, антифрикционные и противоизносные свойства.


Об авторах

Н. А. Ткачук
Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»
Украина

Доктор технических наук, профессор

Адрес для переписки: Ткачук Николай Анатольевич – Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», ул. Кирпичева, 2, 61002, г. Харьков, Украина. Тел.: +38 057 707-69-02    tma@tmm-sapr.org



С. А. Кравченко
Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»
Украина

Доктор технических наук



В. А. Пылев
Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»
Украина
Доктор технических наук, профессор


И. В. Парсаданов
Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»
Украина
Доктор технических наук, профессор


А. В. Грабовский
Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»
Украина
Кандидат технических наук


О. В. Веретельник
Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»
Украина
Инженер


Список литературы

1. Дьяченко, С. С. Влияние генезиса модифицированного поверхностного слоя на конструктивную прочность изделий / С. С. Дьяченко, И. В. Пономаренко // Физика металлов и металловедение. 2017. Т. 118, № 6. С. 639–652 .

2. Haruyoshi, Kubo. Technical Developments and Recent Trends in Crankshaft Materials [Electronic Resource] / Haruyoshi Kubo, Hiroyuki Mori // Journal of The Japan Institute of Marine Engineering. 2005. Vol. 40, Is. 2. P. 248-253. https://doi.org/10.5988/jime.40.2_248.

3. Application of High Strength Microalloyed Steel in a New Automotive Crankshaft [Electronic Resource] / Young Sang Ko [et al.]. 2006. Mode of access: https://www.forging.org/uploaded/content/media/298-Ko.pdf.

4. Solov’ev, R. Y. Metal-Carbothermal Methods of Reducing the Degree of Oxidation of Dispersed Metal in Electric ARC Metallizing / R. Y. Solov’ev, P. A. Vorob’yev, N. N. Litovchenko // Welding International. 2013. Vol. 27, No 5. P. 423–427. https://doi.org/10.1080/09507116.2012.715930

5. Ivanov, V. I. Hardening of Objects and the Increase of their Lifetime by the Electrospark Method: the Object Classification and the Specific Features of the Technology / V. I. Ivanov, F. K. Burumkulov // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2010. Vol. 46, No 5. P. 416–423. https://doi.org/10.3103/s1068375510050042

6. Континуальная и дискретно-континуальная модификация поверхностей деталей / Н. А. Ткачук [и др.]. Харьков: Щедра садиба плюс, 2015. 259 с.

7. Method of Producing Corundum Layer on Metal Parts [Electronic Resource] : Patent US 2006/0207884 A1 / V. Shpakovsky, I. Shpakovsky, A. Beleske. Publ. date: Sep. 21, 2006. Mode of access: https://patentimages.storage.googleapis.com/pdfs/US20060207884.pdf.

8. Комбинированные технологии повышения износостойкости высоконагруженных пар трения / С. Кравченко [и др.] // Systemy i Środki Transportu Samochodowego. Wybrane Zagadnienia. Monografia No 5. Seria: Transport. Rzeszów: Politechnika Rzeszowska, 2014. Р. 269–280.

9. Papangelo, A. Load-Separation Curves for the Contact of Self-Affine Rough Surfaces / А. Papangelo, N. Hoffmann, M. Ciavarella // Scientific Reports, 2017. Т. 7, № 1. https://doi.org/10.1038/s41598-017-07234-4

10. Kozachok, O. P. Interaction of Two Elastic Bodies in the Presence of Periodically Located Gaps Filled with a Real Gas / О. Р. Kozachok, B. S. Slobodian, R. M. Martynyak // Journal of Mathematical Sciences. 2017. Vol. 222, No 2. P. 131–142. https://doi.org/10.1007/s10958-017-3287-6

11. Numerical Tools for Analysis of Complex-Shaped Bodies in Mechanical Contact / M. A. Tkachuk [et al.] // Book of Proceedings of the 56th International Conference of Machine Design Departments (ICMD 2015). P. 393–398.

12. Підшипниковий вузол: заявка u 201800599 / А. П. Марченко, С. О. Кравченко, В. О. Пильов, М.А. Ткачук. Заявл. 22.01.2018.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Ткачук Н.А., Кравченко С.А., Пылев В.А., Парсаданов И.В., Грабовский А.В., Веретельник О.В. Дискретно-континуальное упрочнение контактирующих элементов конструкций: концепция, математическое и численное моделирование. НАУКА и ТЕХНИКА. 2019;18(3):240-347. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-3-240-347

For citation: Tkachuk N.A., Kravchenko S.A., Pylev V.A., Parsadanov I.V., Grabovsky A.V., Veretelnik O.V. Discrete and Continual Strengthening of Contacting Structural Elements: Conception, Mathematical and Numerical Modeling. Science & Technique. 2019;18(3):240-347. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-3-240-347

Просмотров: 182

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)