Электронный научный журнал
 
Diagnostics, Resource and Mechanics 
         of materials and structures
ВыпускиО журналеАвторуРецензентуКонтактыНовостиРегистрация

2023 Выпуск 5

Все выпуски
 
2024 Выпуск 6
 
2024 Выпуск 5
 
2024 Выпуск 4
 
2024 Выпуск 3
 
2024 Выпуск 2
 
2024 Выпуск 1
 
2023 Выпуск 6
 
2023 Выпуск 5
 
2023 Выпуск 4
 
2023 Выпуск 3
 
2023 Выпуск 2
 
2023 Выпуск 1
 
2022 Выпуск 6
 
2022 Выпуск 5
 
2022 Выпуск 4
 
2022 Выпуск 3
 
2022 Выпуск 2
 
2022 Выпуск 1
 
2021 Выпуск 6
 
2021 Выпуск 5
 
2021 Выпуск 4
 
2021 Выпуск 3
 
2021 Выпуск 2
 
2021 Выпуск 1
 
2020 Выпуск 6
 
2020 Выпуск 5
 
2020 Выпуск 4
 
2020 Выпуск 3
 
2020 Выпуск 2
 
2020 Выпуск 1
 
2019 Выпуск 6
 
2019 Выпуск 5
 
2019 Выпуск 4
 
2019 Выпуск 3
 
2019 Выпуск 2
 
2019 Выпуск 1
 
2018 Выпуск 6
 
2018 Выпуск 5
 
2018 Выпуск 4
 
2018 Выпуск 3
 
2018 Выпуск 2
 
2018 Выпуск 1
 
2017 Выпуск 6
 
2017 Выпуск 5
 
2017 Выпуск 4
 
2017 Выпуск 3
 
2017 Выпуск 2
 
2017 Выпуск 1
 
2016 Выпуск 6
 
2016 Выпуск 5
 
2016 Выпуск 4
 
2016 Выпуск 3
 
2016 Выпуск 2
 
2016 Выпуск 1
 
2015 Выпуск 6
 
2015 Выпуск 5
 
2015 Выпуск 4
 
2015 Выпуск 3
 
2015 Выпуск 2
 
2015 Выпуск 1

 

 

 

 

 

G. Zh. Mukanov, V. P. Kuznetsov, V. P. Shveikin, I. S. Kamantsev

FINITE ELEMENT SIMULATION OF FRICTIONAL SURFACE HARDENING BY A ROTARY TOOL DURING THE HARDENING OF THE FACES OF FIXATION HOLES FOR WASHERS

DOI: 10.17804/2410-9908.2023.5.053-068

The paper discusses a methodology for simulating friction stir processing in order to determine the process parameters and to provide surface hardening for flanges with a cavity. In accordance with the developed methodology presented by the results of literature analysis, it describes a computational computer model developed in Ansys Mechanical and based on the finite element method. The thermophysical properties of the material under study and the tool material, which are taken into account in the FEM simulation of the processes, are presented as dependent on temperature. By comparison with experimental research, the simulation results are verified in terms of a number of parameters, such as the depth of the hardened layer and the diameter of the surface area of the faces of holes for bolted joints. The results of measuring the microhardness of the hardened layers of the AISI 420 steel are presented, and their dependence on the depth of the hardened layer is determined. Numerical simulation is used to compute the values of the geometrical parameters of the areas subjected to surface hardening by friction stir processing with the variation of the process parameter, namely tool rotation speed, the force acting along the normal to the surface being processed, and the friction coefficient. The numerical simulation gives results on the thermal state of the specimen, particularly, maximum temperatures in the contact zone, as well as temperature and time dependences.

Acknowledgement: -

Keywords: friction stir processing, simulation, thermal cycle, FEM, surface heat treatment

References:

Г. Ж. Муканов, В. П. Кузнецов, В. П. Швейкин, И. С. Каманцев

КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФРИКЦИОННОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ ВРАЩАЮЩИМСЯ ИНСТРУМЕНТОМ ПРИ УПРОЧНЕНИИ ТОРЦОВ КРЕПЕЖНЫХ ОТВЕРСТИЙ ПОД ШАЙБЫ

Представлена методика моделирования процесса обработки трением с перемешиванием для определения параметров процесса и обеспечения поверхностной закалки для фланцев с полостью. В соответствии с разработанной методикой, представленной по результатам литературного анализа, описана разработанная в программном обеспечении Ansys Mechanical расчетная компьютерная модель, основанная на методе конечных элементов. Приведены теплофизические свойства исследуемого материала и материала инструмента в температурной зависимости, которые учтены в МКЭ-моделировании процессов. Путем сравнения с экспериментальными исследованиями проведена верификация результатов моделирования по ряду параметров, среди которых глубина закаленного слоя и диаметр поверхностного участка торцов отверстий под болтовые соединения. Представлены результаты измерений микротвердости упрочненных слоев стали 20Х13, и определена их зависимость от глубины упрочняемого слоя. Методом численного моделирования вычислены значения геометрических параметров участков, подвергаемых поверхностной закалке в результате проведения обработки трением с перемешиванием с вариацией технологических параметров, таких как скорость вращения инструмента, сила, действующая по нормали к обрабатываемой поверхности, коэффициент трения. В результате численного моделирования получено тепловое состояние исследуемого образца, в частности максимальные температуры в контактной зоне и температурно-временные зависимости.

Благодарность: -

Ключевые слова: обработка трением с перемешиванием, моделирование, термический цикл, МКЭ, поверхностная закалка

Библиография:


PDF      

Библиографическая ссылка на статью

Finite Element Simulation of Frictional Surface Hardening by a Rotary Tool During the Hardening of the Faces of Fixation Holes for Washers / G. Zh. Mukanov, V. P. Kuznetsov, V. P. Shveikin, I. S. Kamantsev // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2023. - Iss. 5. - P. 53-68. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2023.5.053-068. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2023-5/2023-5_409.html
(accessed: 06.04.2025).

 

импакт-фактор
РИНЦ 0.42

категория К2
в перечне ВАК

МРДМК 2024
ЦКП Пластометрия
НЭБ РИНЦ
Google Scholar


РНБ
Лань

 

Учредитель:  Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук
Главный редактор:  С.В.Смирнов
При цитировании ссылка на Электронный научно-технический журнал "Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures" обязательна. Воспроизведение материалов в электронных или иных изданиях без письменного разрешения редакции запрещено. Опубликованные в журнале материалы могут использоваться только в некоммерческих целях.
Контакты  
 
Главная E-mail 0+
 

ISSN 2410-9908 Регистрация СМИ в Роскомнадзоре Эл № ФС77-57355 от 24 марта 2014 г. © ИМАШ УрО РАН 2014-2025, www.imach.uran.ru