Способ комбинированного упрочнения деталей

Способ комбинированного упрочнения деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН,.SU„„1234170 А1

1 ц 4 В 24 В 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

h, =(1,1- <,4)h

d,t (Ф Ф,ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3859948/25-27 (22) 05.12.84 (46) 30.05.86. Бюл. 1О 20 (71) Волгоградский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (72) А.В.Гурьев, В.Я.Митин, Е.И.Тескер и А.С.Столярчук (53) 621.923.77(088.8) (56) Григорьянц А.Г. и др. Упрочнение поверхности сплавов лазернъйч излучением. - Поверхность. Физика,химия, механика, 1983, Ф 9, с. 124132. (54) (57) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОГО

УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ, включающий поверхностную закалку лучом лазера, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества путем выравнивания твердости по толщине упрочненного слоя, после закалки лучом лазера осуществляют поверхностное пластическое деформирование на глубину с усилием, определяемьи по формуле

1Г-НА Е; о Ьз t 2г Ро о

e5ooE " soА где А П + ! 1

Ь Р

r -- профильный радиус ролика;

h — глубина слояупрочненного лучом лазера;

Р „ 0,45 НД -1224 -условная . критическая нагрузка;

НД - пластическая твердость материала, определяемая по ГОСТ 18835-73, ИПа; — интенсивность пластической

i1Î деформации, которая является кумулятивным параметром выбора ремима обкатывания; Dð — диаметр ролика;

0„ - диаметр детали.

Глубина упрочнения

Исследуемые параметры 0 h

1,2 h 1,4 h 1,6 h

Приращение твердости на глубине

4, ИПа

0 1300-1500 1400-1800 1500-1850 1500-1850

Приращение твердости на поверхности, МПа

0 350-400 450-800, 500-800 300-400

1 12341

Изобретение относится к способам поверхностного упрочнения и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин.

Цель изобретения — повышение ка- 5 чества путем выравнивания твердости гэ толщине упрочненного слоя.

Цель достигается тем, что после закалки лучом лазера осуществляют поверхностное пластическое деформиро- ® вание (ППД) на глубину h< (1,21,4)h глубины слоя, упрочненного лучом лазера, так как известно, что на границе упрочненногб лучом лазера слоя с исходной структурой. имеется резкое снижение твердости. Кроме того, при сверхскоростном охлаждении в процессе лазерной закалки поверхностный слой начинает быстро сокращаться s объеме и резко охлаждается зона, прилегающая к нагретому металлу. Ее сокращению препятствует ненагретый металл и лежащие выше слои с более высокой температурой. По этим причинам на границе закаленного слоя возникают внутренние напряжения растяжения. Такие же напряжения в ряде случаев при лазерной закалке возникают в крайнем приповерхностном слое.

Отрицательное влияние растягивающих ЗО напряжений и резкого снижения микротвердости в переходной зоне на цик" лическую прочность и износостойкость может быть устранено лишь в том случае, когда глубина при ППД превышает . З5 толщину упрочненного слоя и разупрочненной лазером эрны, т.е. при Ь

1,2 - 1,4Ь. При этом значительно повышается твердость в разупрочненной зоне и создаются благоприятные сжимающие напряжения как в приповерх-ностном слое, так и на границе с исходной структурой.

При h„ (1,2 h пластически деформированная эона не охватывает полностью слой, закаленный лучом лазера и .разупроченной зоны, и ряд недостатков, присущих прототипу, ликвидируется только частично.

При h > 1,4 h практически не наблюдается дальнейшего повышения механических характеристик материала и, кроме того, может иметь место нежелательное явление перенаклепа, Для обоснования оптимальных режимов комбинированного упрочнения опре- деляют стандартные механические характеристики: твердость, предел текучести, временное сопротивление, ограниченный предел контактной выносливости, износостойкость, а также рассеяние энергии деформаций, характеризующие динамическую напряженность материала. Указанные характеристики определяют на стандартных образцах.

Образцы обрабатывают лучом лазера с последующим пластическим деформированием на различную глубину Ь (см. табл. 1), а также при испытаниях образцов-роликов на машине трения

СМЦ-2. Усилие обкатки варьируется в пределах 2400...3200 Н.

Результаты обкатки образцов лучом лазера с последующим пластическим деформированием на различную глубину

h приведены в.табл. 1.

Таблица

1234170

Продолжение табл Л

Глубина ущючиения

Ис следу мые параметры

1,4 h1,2 Ъ

1,6,h

Предел текучести Я о,2, 830

810

840

840

830

Временное сопротивление 8ь.

МПа

1050

880

950

1050

950

Предел ограниченной выносливости при пульсирующем растяжении на базе

N =5:!О циклар

KIa

440

500

540

550

500

Предел ограниченной долговечной контактной выносливости на базе

N =5 ° 10 цикл., МПа

3500 4500

5000

5000

3300

Как видно иэ приведенной таблицы, оптимальное упрочнение (по изменению целого комплекса физико-механических характеристик) отмечается в том случае, когда глубина пластически проработанного слоя достигает Ь = 1,2

1,4 h.

Пример. Образцы из стали 40Х диаметром 10 мм подвергают поверхностной закалке лучом лазера на установке ЛНà — 702 (СΠ— лазер) на глуби- - 5 ну где Р— мощность лазерного излучения Р = 0,7 — 0,8 кВт;

V — скорость перемещения обрабатываемой поверхности под лучом лазера, 0,5 см/с; й„ вЂ” диаметр фокального пятна луча лазера d 1,5 мм.

Лазерную обработку производят с перекрытием до 35Х лазерных-дорожек.

Для снижения отражательной способности поверхность образца покрывают фосфатом марганца. Глубина закаленного слоя составляет 0 5

0,6 мм.

1234170

Продолжение табл.2

Последующую пластическую деформацию проводят в специальном трехроликовом приспособлении с различными усилиями обкатки, величина которых рассчитывается по формуле

Ис следуемые

5 параметры

Обработка по способу

Известно- Предлагаему мому

P 5 о10

АВИА е

1

500, А БО A

Твердость в переходной зоне и зоне термического

15 влияния Нч где А 1/D + 1/Вь

r — профильный радиус ролика;

Р„„, .= 0,45НД вЂ” 1224 — условная критическая нагрузка;

НД вЂ” пластическая твердость материала, определяемая по

ГОСТ 18835-73, МПа;

Я. — интенсивность пластической

i,о деформации, которая является кумулятивным параметром выбора режима обкатывания;

D — диаметр ролика;

Р

D — диаметр детали.

В табл. 2 приведены сравнительные результаты известного и предлагаемого способов.

300 — 600 820

Предел ограниченной долговечности при пульсирующем растяжении, ИПа

440 550

Весовой износ г база испытания

N = 5х10

Циклическая контактная прочность, оцениваемая по пределу ограниченной долговечности, в предлагаемом способе 4500-5000 ИПа, а в известном способе 3000-3500 ИПа.

0,080 0,045 циклов

Коэффициент рассеяния энергии

Ч, Ж 0 5

Таблица 2 35

На чертеже приведен график кривых распределения микротвердости по глубине поверхностного слоя после лазер4О ной закалки (кривая 1) и после обра-. ботки согласно предлагаемому способу (кривая 2).

Обработка по способу

Исследуемые параметры

Известно- Предлагаему мому

Предел текучести 6„

ИПа 810

840 Из графика видно, что последующее

45 поверхностное пластическое деформирование ликвидирует резкое снижение твердости в переходной зоне и приводит к существенному упрочнению под1050 поверхностных слоев металла.

Составитель С.Чукаева

Техред О.Сопко Корректор Т.Колб

Временное сопротивление о

ИПа

880

Редактор С.Лисина

Заказ 2940/18 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4