Важливу роль у поліпшенні показників надійності та експлуатаційних властивостей деталей машин відіграють спеціально створені регулярні рельєфи поверхонь останніх. Для реалізації холодного пластичного деформуваня у цьому випадку використовується серійне обладнання: верстати, преси, волочильні стани тощо. На відміну від інших способів модифікування, цей процес може бути формоутворювальним, тобто заготовка отримує нові потрібні розміри, які поєднуються з регулярними рельєфами поверхневого шару деталі.
Мета дослідження – поліпшення експлуатаційних властивостей деталей засобів транспорту нанесенням регулярних мікро- і макрорельєфів технологічного і експлуатаційного призначення заглибленням лінійних інденторів.
Теоретичні засади дослідження дозволили висунути положення, що при індентуванні матеріалів заглибленням лінійного індентора факторами сильного впливу на глибину канавки рельєфу є нормальна сила, що прикладається до інструменту, та фізико-механічні властивості досліджуваних матеріалів.
Уперше створено класифікацію регулярних рельєфів за методами отримання холодною пластичною деформацією та обробкою різанням і за призначенням : для попереднього поділу припуску при обробці різанням; для підготовки поверхонь деталей під нанесення покриттів у тому числі плівочних антифрикційних; для створення лабіринтів на поверхні деталей для мастил; для попереднього поділу осколочних корпусів боєприпасів; для створення зміцнених нових несучих поверхонь, зокрема дискретних при відновленні зношених деталей; для отримання складних профілів на поверхнях отворів деталей: шпонкових, шліцьових, внутрішніх зубців зубчастого зачеплення; естетичного призначення.
Розроблено розрахунок дії сили заглиблення і геометричних параметрів лінійного індентора на форму та розміри канавки рельєфу: глибину в межах 0,02–5 мм; радіус основи в діапазоні 0,005–0,5 мм і кути у поперечному перерізі 60°; 70°; 80°;90°; при цьому на силу заглиблення впливатиме тертя, знижуючи цю силу на 23% для кута індентра 60° і на 14% для кута 90°.
Вибрано пресове гідрофіковане обладнання для експериментів зусиллям 0,02 МН та 0,2 МН; створено лінійні індентори із загартованої сталі Р18 з кутом при вершині 60°–90°; визначено марки досліджуваних матеріалів: по 2 марки легованих сталей (сталь 38ХН3МА і сталь 12Х18Н10Т), сірих чавунів (чавун сірий феритно-перлітний СЧ20 і чавун сірий феритний ковкий КЧ 33–8), сплавів на основі міді (бронза ливарна олов’яниста Бр ОЦС 5–5–5 і латунь деформівна Л62), дуралюміну Д16 (2117) і титанового сплаву ВТ6.
Підтверджено експериментально теоретичні положення про дію сили заглиблення, твердість та пластичність на глибину канавки рельєфу. При цьому ці фактори проявляють як беспосередню дію на параметр оптимізації, так і через проміжні фактори: радіус округлення та кут при вершині індентора і склад моторно охолоджувальної рідини та швидкість заглиблення. Перші два проміжних фактори сильно впливають на глибину канавки, а два останніх виявляють слабку дію. Побудовано взаємозв’язок явищ при рельєфоутворенні індентуванням і отримано експериментальну залежність глибини канавки від факторів процесу.
Розроблено метод відновлення зношених деталей заглибленням лінійного індентора. Встановлено, що висота приросту розміру деталі дорівнює половині заглиблення. Кути профілю індентора для заглиблення повинні бути порядку 60° з позиції міцності і стійкості інструмента, а радіус при його вершині повинен знаходитись в межах 0,1 – 0,2 мм.
На основі механіки заглиблення трапецевидного індентора у жорстко– пластичний напівпростір розроблено метод отримання прямозубих зубчастих коліс евольвентного внутрішнього зачеплення модулем m = 0,25–2,5 мм. Процес здійснюється на жорсткій багатозубій оправці копіюванням за схемою редукування. Розглянуто задачу розрахунку напруженого стану, у результаті чого визначено силу заглиблення трапецевидного індентора, як суму сил заглиблення гострого клина та плоскої його ділянки. Подано типовий технологічний процес методу отримання коліс внутрішнього зачеплення , що включає підготовку отвору трубчастої заготовки, власне метод ХПД, і фінішні операції термо- та абразивної обробки і , при необхідності, безводневого азотування.
Ключові слова: Деформовано-напружений стан; дискретні поверхні; зубчасті колеса; шарування; динамічний процес; коефіцієнт тертя; чисельний метод; контактна поверхня; зміцнення; поверхня; зносостійкість; холодне пластичне деформування; канавка рельєфу; лінійний індентор; сила заглиблення; мікротвердість; відносне видовження.
