Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия

С. А. Зайдес, профессор кафедры материаловедения, сварочных и аддитивных технологий, докт. техн. наук, эл. почта: zsa@istu.edu
Мань Зунг Буй, аспирант кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств, эл. почта: manhdungbuik52@gmail.com

Рассмотрен способ правки и упрочнения нежестких цилиндрических деталей на основе обкатки на плоских клиновых плитах. Первый этап данного процесса заключается в правке и обкатке локального участка заготовки на узком заходном участке плит. Основными геометрическими параметрами заходного участка клиновых плит являются длина, ширина и угол подъема, обеспечивающие условие захвата заготовки. Представлены результаты теоретического расчета и компьютерного моделирования влияния основных этих параметров на напряженное состояние заготовки из конструкционной упругопластической стали 3 на базе программного комплекса Ansys Workbench. В результате расчета установлено, что величина относительного обжатия заготовки находится в прямой зависимости от угла подъема и угла поворота заготовки на заходном участке. Теоретически определены диапазоны значения угла подъема заходного участка (0–5,7 град.) и максимальная допустимая величина абсолютного обжатия (4,4 %). Для выполнения условия захвата заготовки при совершении одного поворота на заходном участке величина угла подъема не должна превышать 4 град. В процессе обкатки заготовки интенсивность рабочих напряжений растет при увеличении угла подъема заходного участка и превышает предел прочности материала после полного оборота при величине угла подъема 4 град. В центре поперечного сечения заготовки компоненты напряжений имеют положительное значение, что характеризуется растягивающими напряжениями, а в зонах контакта заготовки с плитами формируются сжимающие напряжения. Результаты компьютерного моделирования напряженного состояния подтверждают теоретический расчет предельного значения относительного обжатия. Установлены рациональные геометрические размеры заходного участка клиновых плит для правки цилиндрической заготовки на локальном участке. Для обеспечения условия прочности заготовки она должна совершать один полный оборот (φ = 360 град.) при величине угла подъема заходного участка 2 град.

1. Суслов А. Г. и др. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений. — М. : Машиностроение, 2006. — 448 с.
2. Зайдес С. А., Буй М. З. Влияние геометрических параметров цилиндрической заготовки на напряженно-деформированное состояние при выправлении локального участка гладкими плитами // Технология металлов. 2025. № 3. С. 28-38. DOI: 10.31044/1684-2499-2025-0-3-28-38
3. Копылов Ю. Р., Копылов А. Ю. Расчет погрешностей динамических и технологических параметров качества поверхностного слоя при виброударном упрочнении длинномерной балки с ограниченным запасом прочности на основе сплайновой аппроксимации // Упрочняющие технологии и покрытия. 2019. Т. 15. № 7(175). С. 304–308.
4. Зайдес C. А., Буй М. З., Пономарев Б. Б. Правка локального участка цилиндрических деталей перед обкаткой гладкими плитами // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2024. Т. 22. № 3. С. 71–80.
5. Rahman Seifi, Kaveh Abbasi. Friction coefficient estimation in shaft/bush interference using finite element model updating // Engineering Failure Analysis. 2015. Vol. 57. P. 310–322.
6. Кузнецова Е. В., Горбач О. Н., Кузнецов Р. В., Мелехин А. Ю. и др. Влияние технологических параметров изготовления на уровень остаточных напряжений в оболочках тепловыделяющих элементов // Прикладная математика и вопросы управления. 2017. № 4. С. 118–131.
7. Емельянов В. Н. Прецизионная правка валов поверхностным пластическим деформированием // Машиностроитель. 2001. № 1. С. 9–10.
8. Pat. 4821547 USA. Wheel-driving straightener for straightening longitudinal cylindrical member / Hsiao Suei-Tien ; заявл. 29.12.87 ; Опубл. 18.04.89.
9. Савран С. А. Экспериментальные исследования правки длинномерных деталей продольным перемещением подвижного изгиба // Научные преобразования в эпоху глобализации: сб. статей Междунар. науч.-прак. конф. — Екатеринбург : НИЦ АЭТЕРНА, 2016. С. 64–69.

10. Богатов А. А. Остаточные напряжения и разрушение металла. Кузнечно-штамповочное производство // Обработка материалов давлением. 2007. № 10. С. 27–34.
11. Матяш В. И., Максимов В. В., Анкин А. В. Математическое моделирование формообразования деталей класса нежестких валов // Вестник машиностроения. 1997. № 3. С. 27–30.
12. Yaomin Dong, Kaveh A Tagavi, Michael R Lovell, Zhi Deng. Analysis of stress in cross wedge rolling with application to failure // International Journal of Mechanical Sciences. 2000. Vol. 42, Iss. 7. Р. 1233-1253. DOI: 10.1016/S0020-7403(99)00035-1
13. Клушин В. А., Рудович А. О. Технология и оборудование поперечноклиновой прокатки : монография. — Минск : ФТИ НАН Беларуси, 2010. — 300 с.
14. Ziqian Zhang. Modeling and simulation for cross-sectional ovalization of thin-walled tubes in continuous rotary straightening process // International Journal of Mechanical Sciences. 2019. Vol. 153–154. P. 83–102.
15. Пат. 2827624 C1 РФ. Способ правки и упрочнения цилиндрических деталей / Зайдес С. А., Буй М. З. ; заявл. 15.03.2024 ; опубл. 30.09.2024.
16. Jichao Li, Yi Zhang, Qingxue Shang, Tao Wang. Experimental study on the static rolling friction coefficient of a flat-roller-flat configuration considering surface roughness // Structures. 2024. Vol. 65. 106711.
17. Yuncai Zhaoa, Delang Guob, Fangping Hu. Finite element simulation of web falling during heavy rail roller straightening // Procedia Earth and Planetary Science. 2011. Vol. 2. P. 44–49.
18. Даниленко Д. В., Власко А. С. Применение конечно-элементных пакетов ANSYS, ANSYS Workbench и LS-DYNA в расчетах вагонных конструкций // Тяжелое машиностроение. 2005. № 8. С. 58–60.
19. Мураткин Г. В., Катова И. В. Математическая модель процесса правки деталей методом поверхностного пластического деформирования с предварительным изгибом заготовки // Обработка металлов давлением. 2004. № 6. С. 27–31.
20. Зайдес С. А., Ву К. Х. Влияние пространственной ориентации тороидального ролика на напряженно-деформированное состояние цилиндрической заготовки // Упрочняющие технологии и покрытия. 2024. Т. 20. № 11(239). С. 489–495. DOI: 10.36652/1813-1336-2024-20-11-489-495
21. Kuznetsov V. P., Gorgots V. G. Nonlinear dynamics of the elastic smoothing of surfaces // Russian Engineering Research. 2008. Vol. 28. No. 12. P. 1201–1206.