" Н а у к а м о л о д ы х " , 3 0 - 3 1 м а р т а 2 0 1 7 г . , А р з а м а с
П о с в я щ а е т с я 1 0 0 - л е т и ю Р о с т и с л а в а Е в г е н ь е в и ч а А л е к с е е в а
164
и преобразование механической энергии удара в тепло, колебания с частотой
возбуждающей силы, волновые процессы и др.
Упрочнение и формирование поля остаточных напряжений в процессе
ультразвуковой ударной обработки изделия являются результатом
комплексного воздействия на материал мощных колебаний с частотой
ультразвука и собственно пластического деформирования поверхностного
слоя вследствие многократных периодических ударов инструмента.
Большой вклад в исследование процессов пластической деформации
металлов с наложением ультразвуковых колебаний внесли труды
В.П. Северденко, В.В. Клубовича и А.В. Степаненко. В многочисленных
экспериментах, при одной и той же степени деформации наблюдалось
снижение рабочих напряжений при деформировании образцов с наложением
ультразвуковых колебаний в сравнении с деформированием без ультразвука.
С другой стороны, при одной и той же величине прикладываемой
статической нагрузки на инструмент достигалась большая степень
деформации при деформировании с наложением ультразвука, чем без
ультразвука.
Существуют различные гипотезы относительно природы эффекта
уменьшения напряжений деформирования (снижение прочности) и
одновременного повышения степени деформации при наложении
ультразвука. В одних гипотезах предполагается влияние ультразвука на
внутреннюю структуру материала, генерацию дислокаций и активацию
процессов взаимодействия дефектов структуры, а также на локальное
повышение температуры образца в результате поглощения ультразвуковой
энергии микронеоднородностями [4, 5]; в других [6] снижение напряжения
деформирования объясняется изменением условий трения и смазки на
границе инструмент - обрабатываемая поверхность. По-видимому, оба
механизма в той или иной степени всегда присутствуют при ультразвуковой
обработке материалов.
В соответствии с гипотезой о влиянии ультразвука на внутреннюю
структуру материала наложение ультразвуковых колебаний сопровождается
перераспределением дислокаций, уменьшением их плотности в зонах
скопления (в основном на границах зерен) и образованием стабильных
дислокационных конфигураций [7], что позволяет достигать большей
степени деформации поверхностного слоя при меньшем уровне остаточных
напряжений в изделии.
При этом поглощение ультразвуковой энергии и суммарное изменение
дислокационной структуры зависят от мощности ультразвуковых колебаний
и времени воздействия. При небольших напряжениях ультразвуковой
обработки срыв дислокаций и их перестройка возникают лишь в местах
перенапряжений.
