Многоуровневое моделирование формирования шероховатости на поверхности кристаллита сплава Inconel 718

Аннотация

Надёжность и долговечность ответственных деталей и конструкций определяется качеством поверхности, получаемой после технологических процессов обработки изделий из металлов и сплавов. Одним из наиболее важных параметров, характеризующих состояние поверхности после обработки, является шероховатость, которая формируется в материалах при пластической деформации и напрямую влияет на эксплуатационные характеристики готового изделия. Детали с высоким значением параметра шероховатости имеют низкое значение запаса усталостной прочности, сопротивляемости коррозии, предельных деформаций, а также повышенные значения характеристик контактного трения. В силу этого для снижения шероховатости поверхности в изделиях востребованной является задача определения и понимания физических механизмов её образования в металлах и сплавах, используемых в актуальных областях промышленности, в частности, авиастроительной. В настоящей работе с использованием прямой многоуровневой конститутивной модели с явным учетом субзёренной структуры описан процесс образования шероховатости на свободной границе кристаллита жаропрочного никелевого сплава Inconel 718. Проведено моделирование процесса изгиба, в результате которого была определена шероховатость на его свободной границе при различных базовых ориентациях кристаллита. Получены и проанализированы результаты моделирования, позволяющие оценить влияние ориентации кристаллита на формирование шероховатости и выявить ключевые физические механизмы данного процесса.