Modelowanie i analiza numeryczna powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex metodą elementów skończonych.

Modelowanie i analiza numeryczna powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex metodą elementów skończonych.

Spis treści
WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ, SKRÓTÓW I DEFINICJI .... 7
1. WSTĘP ........................................................................................................ 11
2. CHARAKTERYSTYKA POWIERZCHNIOWEJ OBRÓBKI
PLASTYCZNEJ TYPU DUPLEX ............................................................ 17
2.1. Klasyfikacja odmian powierzchniowej obróbki plastycznej
typu duplex .......................................................................................... 18
2.2. Obróbka wstępna półfabrykatu do powierzchniowej obróbki
plastycznej typu duplex ....................................................................... 20
2.3. Opis powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex ...................... 21
2.3.1. Opis istoty technologii powierzchniowej obróbki
plastycznej typu duplex ............................................................. 22
2.3.2. Sposób pierwszy – obróbka duplex z posuwem wzdłużnym
(osiowym) narzędzi ................................................................... 28
2.3.3. Sposób drugi – obróbka duplex z posuwem poprzecznym
narzędzi ..................................................................................... 30
2.4. Wpływ powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex
na wytrzymałość zmęczeniową wyrobu .............................................. 34
2.5. Wpływ powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex
na twardość i mikrotwardość wyrobu ................................................ 38
2.6. Wpływ powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex
na stan naprężeń własnych w WW wyrobu .................................... 38
2.7. Wpływ powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex
na zużycie ścierne WW wyrobu ..................................................... 39
2.8. Wpływ powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex
na sztywność kontaktową ........................................................... 40
2.9. Wpływ powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex
na zatarcie ................................................................................. 40
2.10. Wpływ powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex
na korozyjność wyrobów ............................................................ 41
2.11. Przewidywane praktyczne aspekty stosowania powierzchniowej
obróbki plastycznej typu duplex ........................................................ 41
4 Modelowanie i analiza numeryczna powierzchniowej obróbki plastycznej…
3. CELE NAUKOWE I KIERUNKI BADAŃ WŁASNYCH ..................... 43
3.1. Cele naukowe ..................................................................... 43
3.2. Kierunki badań własnych ....................................................... 44
4. MODELOWANIE POWIERZCHNIOWEJ OBRÓBKI
PLASTYCZNEJ TYPU DUPLEX ............................................................ 45
4.1. Podstawy teoretyczne powierzchniowej obróbki plastycznej
typu duplex .............................................................................. 47
4.1.1. Przyrostowy opis zjawisk fizycznych ........................................ 47
4.1.2. Algorytm modelowania i analizy procesu ................................. 49
4.1.3. Model fizyczny procesu .................................................... 51
4.2. Model matematyczny powierzchniowej obróbki plastycznej
typu duplex ........................................................................... 52
4.3. Ogólna postać równania ruchu obiektu dyskretnego ................. 52
4.3.1. Rozwiązywanie dyskretyzowanych równań ruchu
i deformacji ............................................................................... 53
4.3.2. Implementacja numeryczna rozwiązywania
dyskretyzowanych równań ruchu .............................................. 60
4.3.3. Wnioski z modelowania powierzchniowej obróbki
plastycznej typu duplex ............................................................. 63
5. ANALIZA NUMERYCZNA POWIERZCHNIOWEJ
OBRÓBKI PLASTYCZNEJ TYPU DUPLEX ....................................... 65
5.1. Wprowadzenie ..................................................................... 65
5.2. Technologia obróbki wstępnej ................................................ 66
5.2.1. Analiza numeryczna procesu kalibracji półfabrykatu
za pomocą ciągnienia ................................................................ 67
5.2.2. Analiza numeryczna procesu kalibracji półfabrykatu
za pomocą walcowania .............................................................. 69
5.3. Wybrane problemy plastycznego kształtowania regularnych
makronierówności powierzchni ........................................................... 72
5.3.1. Problem występowania krateru na wierzchołku
kształtowanej regularnej nierówności powierzchni .................. 73
5.3.2. Problem wyznaczania nacisków w strefie kontaktu
występujących podczas wygniatania makronierówności
powierzchni ............................................................................... 75
5.4. Symulacja powierzchniowej obróbki plastycznej typu duplex ............ 86
5.5. Wnioski .................................................................................... 90
Spis treści 5
6. BADANIA EKSPERYMENTALNE POWIERZCHNIOWEJ
OBRÓBKI PLASTYCZNEJ TYPU DUPLEX ........................................ 93
6.1. Stanowiska badawcze do badań eksperymentalnych obróbki
plastycznej typu duplex ....................................................................... 93
6.2. Badania eksperymentalne procesu wygniatania makronierówności
o zarysie trójkątnym ............................................................................ 97
6.3. Badania eksperymentalne procesu wygniatania makronierówności
o zarysie liniowo-łukowym ............................................................... 106
6.4. Badania eksperymentalne procesu wygniatania makronierówności
o zarysie łukowym ............................................................................. 107
6.5. Badania eksperymentalne procesu wygładzania makronierówności
powierzchni ....................................................................................... 108
6.6. Wnioski ..................................................................................... 111
7. BADANIA EKSPERYMENTALNE WYBRANYCH
WŁAŚCIWOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ
PO POWIERZCHNIOWEJ OBRÓBCE PLASTYCZNEJ
TYPU DUPLEX ................................................................................. 113
7.1. Badania stanu naprężeń własnych ................................................ 113
7.2. Badania rozkładu mikrotwardości warstwy wierzchniej
po obróbce duplex ......................................................................... 119
7.3. Mikroskopowa analiza stanu powierzchni po powierzchniowej
obróbce plastycznej typu duplex ....................................................... 121
7.4. Wnioski .............................................................................................. 122
8. BADANIA EKSPERYMENTALNE ODPORNOŚCI NA ZUŻYCIE
ZMĘCZENIOWE WYROBU PO OBRÓBCE DUPLEX .................... 125
8.1. Model numeryczny procesu zmęczenia wałka ................................... 126
8.2. Badania eksperymentalne odporności na zużycie zmęczeniowe
wałków po obróbce duplex ........................................................... 129
8.3. Wnioski ............................................................................... 134
9. WYTYCZNE DO PROJEKTOWANIA PROCESU
WYTWARZANIA ORAZ PROGNOZOWANIA JAKOŚCI
UŻYTKOWEJ WYROBU PO OBRÓBCE DUPLEX .......................... 135
9.1. Wytyczne doboru warunków obróbki duplex ............................... 135
9.2. Średnica wyjściowa wałka d 0 ................................................. 136
9.3. Zarys regularnych makronierówności i jego parametry .................. 137
9.4. Zarys powierzchni czynnej krążka do wygniatania regularnych
makronierówności ........................................................................ 140
6 Modelowanie i analiza numeryczna powierzchniowej obróbki plastycznej…
9.5. Zarys powierzchni czynnej krążka do wygładzania regularnych
makronierówności ........................................................................ 142
9.6. Kąt pochylenia osi krążka do wygniatania i wygładzania
makronierówności ......................................................................... 145
9.7. Zagłębienie krążka (głębokość obróbki) podczas wygniatania
regularnych makronierówności ......................................................... 147
9.8. Zagłębienie krążka podczas wygładzania regularnych
makronierówności ........................................................................ 148
9.9. Prędkość obwodowa krążka (krążków) podczas wygniatania
i wygładzania makronierówności ...................................................... 149
9.10. Rodzaj cieczy smarująco-chłodzącej ........................................ 149
9.11. Materiał krążków i rodzaj obróbki oraz rodzaj powłoki
na powierzchnie robocze krążków .................................................... 151
9.12. Sposób mocowania głowic narzędziowych i przedmiotu
obrabianego ................................................................................ 151
10. PODSUMOWANIE ..................................................................... 153
10.1. Wnioski ............................................................................... 156
10.2. Perspektywy dalszych badań ................................................... 159
Streszczenie ................................................................................ 161
Summary ..................................................................................... 163
Zusammenfassung ......................................................................... 165
Spis literatury ....