Fe investigation of surface burnishing technology abstract

Abstract

This paper investigates the finite element analysis of cold forming diamond burnishing process on aluminium alloy, where the input parameters are force, feed rate and speed, as an output parameter the changing of surface roughness is analysed. This lifetime increasing process effectively reduces roughness, improves shape correctness, and increases the hardness of the sub-surface area. Machining simulation of the turned surface before burnishing is based on the real model, corresponding to the measured values, by using DEFORM-2D software in order to validate the improvement of surface quality with numerical values too.

Технології поверхневого зміцнення, що збільшують термін служби деталей машин, грають важливу роль в промисловій практиці. Кращим і ефективним рішенням є вигладжування, при якому використовується відносне переміщення з ковзанням, зменшується шорсткість поверхні, збільшується мікротвердість підповерхневої області і корозійна стійкість за рахунок перестановки дислокацій. Метою цього дослідження є моделювання впливу різних параметрів процесу вигладжування (сила притиску, швидкість вигладжування, швидкість подачі) на якість поверхні. Існує особлива потреба в надійній кінцево-елементної моделі (МСЕ), яка дає базове розуміння механіки процесу. У цій статті представлена 2D-модель FEM для методу вигладжування поверхні. Використання цього методу дозволяє значно знизити вартість експериментальних випробувань. Під час вигладжування зменшення шорсткості поверхні викликано взаємодією інструменту і зразка з поверхневим тертям ковзання між ними. В цьому експерименті операція була виконана на токарному верстаті з ЧПУ OPTIMUM (OPTIturn L-Series 440) з використанням інструменту PCD (полікристалічний алмаз) з радіусом 3,5 мм із зусиллям притиску 12 Н, подачею 0,001 мм/об і швидкістю вигладжування 15 м/хв. У даній роботі 2D звичайно-елементна модель процесу вигладжування кулькою була розроблена з тими ж параметрами, що і емпіричний експеримент за допомогою програми DEFORM-2D. Після моделювання і оцінки результатів можна зробити наступні висновки: вигладжування може бути ефективно використано з параметрами (Fb = 12 Н; f = 0,001 мм/об; Vb = 15 м/хв) відповідно до експериментом і результатами моделювання. Під час моделювання вибір правильного розміру сітки має велике значення для достовірності моделі. Величина шорсткості Ra являє собою добре наближення до експериментального результату, враховуючи, що при мінімальних спрощення моделі ступінь відхилення становить 5,35%, тому, застосовуючи моделювання, можна отримати оптимальні умови вигладжування.