Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Dynamics and Strength of Machine Department, Honored Worker of the Higher School of the Russian Federation
доктор технических наук, профессор кафедры динамики и прочности машин, заслуженный работник высшей школы РФ
graduate student of the Dynamics and Strength of Machine Department
аспирант кафедры динамики и прочности машин
Relevance. The paper considers shot blasting, which is a widely used method for improving the surface properties of parts (such as fatigue strength, hardness, and elongation) due to cold plastic deformation, which results in nanostructuring of the surface of the processed material, accompanied by a reduction in the grain size of its crystal structure. The conditions for the formation of a nanostructured surface layer when processing parts with a shot stream are studied. The aim of the work is to determine the conditions of nanostructuring during shot blasting due to plastic deformation, determined by the impact of the shot, which collides with the treated surface at high speed. Methods. To solve the stated problems, we used the solution of the contact problem of the theory of elasticity on the action of a concentrated force on the elastic half-space, the role of which is played by the workpiece. The conditions of the onset of plastic deformation in the surface layers of the workpiece are determined. Cold plastic deformation provides nanostructuring of the surface layer of the workpiece, increasing strength, fatigue life, atomic diffusion and improving tribotechnical characteristics. Results. Based on the contact problem of the theory of elasticity, the problem of the formation of a nanostructured layer on the surface of the workpiece during shot blasting has been solved. An analytical dependence has been obtained, which allows predicting the transition of the material to a plastic state and nanostructuring the surface of the workpiece during shot blasting.
Актуальность. В работе рассматривается дробеструйная обработка, являющаяся широко применяемым методом для улучшения определенных свойств поверхности деталей (таких как усталостная прочность, твердость, долговечность) благодаря холодной пластической деформации, в результате которой происходит наноструктурирование поверхности обрабатываемого материала, сопровождающееся уменьшением размеров зерна его кристаллической структуры. Изучены условия формирования наноструктурированного поверхностного слоя при обработке деталей потоком дроби. Целью исследования является определение условий наноструктурирования поверхности при дробеструйной обработке за счет холодной пластической деформации, определяемой воздействием дроби, которая соударяется с обрабатываемой поверхностью с высокой скоростью. Методы. Для решения поставленной задачи использованы уравнения контактной задачи теории упругости о действии сосредоточенной силы на упругое полупространство, роль которого выполняет обрабатываемая деталь. Определены условия наступления пластической деформации в поверхностных слоях обрабатываемой детали. Холодная пластическая деформация обеспечивает наноструктурирование поверхностного слоя обрабатываемой детали, повышение прочности, усталостной долговечности, улучшение триботехнических характеристик. Результаты. На основании контактной задачи теории упругости решена задача формирования наноструктурированного слоя на поверхности обрабатываемой детали при дробеструйной обработке. Получена аналитическая зависимость, позволяющая прогнозировать переход материала в пластическое состояние и наноструктурировать поверхность обрабатываемой детали при дробеструйной обработке.