Фізико-механічне моделювання поверхневого зміцнення деталей фальцювальних систем пентагональними і гексагональними інденторами

• Published in: Технологія і техніка друкарства
• Main Author: Василь Борисович Струтинський
• Format: Article
• Language: English
• Published: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute 2024-12-01
• Subjects: індентування; геометрія інденторів; зміцнювальний мікрорельєф; пластична деформація; фальцювальні елементи
• Online Access: https://ttdruk.vpi.kpi.ua/article/view/332807
• ISSN: 2077-7264; 2414-9977

Об’єктом дослідження є процес локального зміцнення приповерхневого шару профільних планок фальцювальних систем шляхом індентування інструментами з пентагональною та гексагональною геометрією робочої частини. Основне припущення полягає в тому, що зміна симетрії інденторної головки суттєво впливає на механізм накопичення пластичної деформації та характер формування зміцнювального мікрорельєфу. Встановлення просторових закономірностей взаємодії інденторів із поверхнею дає змогу здійснювати цілеспрямоване керування параметрами зміцнення для підвищення зносостійкості робочих елементів. Побудовано фізико-механічну модель контактної взаємодії багатогранного індентора з пружно-пластичним середовищем, яка враховує особливості осесиметрії, локалізацію напружень і критерії пластичності. Для оцінки формованого мікрорельєфу використано аналітичні залежності та полярні координати, що дали змогу описати структуру мікротвердості залежно від напряму та відстані від центра індентування. Чисельне моделювання продемонструвало відмінності у просторовому розподілі деформацій і мікротвердості для пентагональної та гексагональної геометрії. Гексагональний індентор забезпечує симетричне осесиметричне зміцнення, тоді як пентагональний створює «пелюсткову» структуру із локальними максимумами зміцнення в напрямах кутових вершин. Вищий контактний тиск при використанні пентагонального індентора спричиняє глибше проникнення в матеріал і локалізацію зони пластичної деформації, що дозволяє реалізувати функціональне армування напрямних ділянок. Проведено порівняльний аналіз ефективності геометрій інструментів, який показав доцільність вибору форми індентора відповідно до експлуатаційного призначення. Запропонована модель зміцнення може бути використана для оптимізації поверхневих структур елементів фальцювальних систем поліграфічного обладнання з урахуванням характеру навантажень і вимог до довговічності.