Способ упрочнения плоских деталей с концентраторами напряжений

Способ упрочнения плоских деталей с концентраторами напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности, к поверхностному пластическому деформированию деталей машин, преимущественно крупных. Целью изобретения является повышение эффективности упрочнения за счет увеличения сопротивления усталости. После поверхностного пластического деформирования поверхности, образующей концентратор напряжений, деталь подвергают дополнительному поверхностному пластическому деформированию по боковым поверхностям на глубину 0,095-0,1 толщины детали в зоне, прилегающей к концентратору напряжений. Режимы операций упрочнения по концентратору и боковым поверхностям взаимосвязаны и определяются по приведенным математическим зависимостям. 1 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1504069 А 1

151> 4 В 24 В 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

4h

О

Cb

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4267997/27-27 (22) 24.06.87 (46) 30.08.89. Бюл. № 32 (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (72) Л. М. Белкин, М. И. Будман, С. М. Гензелев, Ф. И. Кагановский и Б. И. Неженцев (53) 621.923.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССP

¹ 554923, кл. В 24 В 39/00, 1975.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к поверхностному пластическому деформированию (ППД) деталей машин, преимущественно крупных.

Цель изобретения повышение качества обработки за счет увеличения сопротивления усталости.

На чертеже изображена плоская деталь, подвергаемая обработке.

Способ осуществляется с помощью специальных чека ночных приспособлений, например, вибрирующим роликом, или с помощью пневматического молотка с бойковым упрочннтелем следующим образом.

Упрочняющий инструмент настраивают на энергию удара, необходимую для обеспечения заданных толщин наклепанного слоя, и соответствующим рабочим органом наносят последовательно удары по поверх2 (54) СПОСОБ УПРО<1НЕНИЯ ПЛОСКИХ, (ЕТАЛ ЕЙ С КОН((F НТРАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к ман>èí<><òð<>ению, в частности к поверхностщ>му пластическому деформированик> деталей машин, преимущественно крупных. Целью изобретения является повышение эффективности прочнения за счет увеличения сопротивлсния усталости. Г1осле поверхностного пластического деформирования поверхности, обрызук>щей концентратор напряжений, деталь п<>двергак>т дополнительному поверхностному пластическому деформировынию Ilo <>oковым поверхностям на глубину 0,095 0,1 толщины детали в зоне, прилегающей к концентратору напряжений. Режимы операций упрочнения по концентратору и боковым поверхностям взаимосвязаны и определяк>тся по приведенным математическим зависимостям. 1 ил., 1 табл. ности, образ ю щей концентратор, < перекрытием отпечатков. Тем самым осугцествляется ППД поверхности. образующей концентратор, на толщину наклепанного слоя

<>».. Затем таким же образом наносят удары сначала по одной, а затем по другой (или по обеим одновременно) боковым поверхностям в зоне, прилегающей к концентратору напряжений. Причем граница образующей зоны упрочнения должны отстоять от поверхности концентратора на расстояние, не меньшем 2,5 h.

Толщина наклепанного слоя, созданного

ПП> (по боковым поверхностям, обеспечивается при этом в задаваемых пределах

0,025 0,10 толlèны детали. Такой комплекс технологических операций и параметров их выполнения обеспечивает достижение эффективной зоны влияния сжимающих

1504069

Фи рм у.! и и зо и!>е ген ив

55 — 0 23 чл!

3 остаточных напряжений kla необходичую глубину и. Назначение конкретны Величин технологических параметров и эффективность применения предлагаемого способа иллюстрируется примером.

Пример. Подвергают уирочнению и исны тывают на уста.g) С 0 18() . >i, 0,70<)о Мг>, 0,13"б() !xii, 0,15(,У„ (0,10,)(> ))lh 0,017 и Се, GI,— — 601 МПа, (з =338 МПа, 6=36,0 /<), Ч =64,0,? ) . .Исиь!тыв<)ют образцы без упрочнения (ссрия 1), упрочненные только но боковым иоверхностяч (2), упрочненные только»() г;lлтели (3), slip(»I«(.I!HI,I(Hoxl(»lнированным способом вначале ll() боковым иоверхностял1, а затеч нс) галгели, т.е. в последов)!тельности, обратной ире;1лагаемой (4), Ооразпы упрочненные II()

Ilp(. длагаечому с(!Особу и н ссн>тветстви и со всеми предлагаемыми нараметрами xllp()чнения (5), а также ря,1 серий обри Н с у 1!pоч нс нис м IIО рс ж l(ч>1, ОT. I и >! а к)111H м ся от предлагаечых.

Параметры упрочнения образцов серии 5 в соответствии с предлагаемыми в,(анном решении выбирались следук)шим Образом.

Высота образца h=75 мм. Следонат<х<ьно, зону эффективш>го влияния сжичак)ших остаточных напряжений следует обес!1ечи гь на глх бину (>=0,05 75=3,75 чм. 11оскольку лабораторные испытания могут быть ньшолнены только на образцах отш>сительно неоольш их р(! л!еров, то созданис ll(обхоДИМОЙ Д.)Я IIHX тоЛШины накленанног«(ЛОЯ (3,75 мм) технически возможно, Одн;!к<> эти

ИС I! Ыта i!ИЯ На I!P1 !13 ЧО 1<>ЛИP()1331<И(. процессОВ, с()()TH(гствук>ших крупным дс T;Iлям. Поэтому согласно иредлагаемочх сll()собу, величины <э=3,75 мм уменьшают в р3з, в с«отв(>тствии <. Ilpl

Для испытаний зна гения о(, в приняты равными 0 05 и 0 1 тол!цин! дета !и, т е.

3,25 и 6,5 мм. 110 предлагаемой зависимости параметры и соответственно равны

1,1 и 1,2, г;1е относительный гра;1иент С) определяется но формуле где R=10 мм — радиус галтели.

Соответственно параметру и ирин>!!ы значения толщин накленанного слоя о, Граница наклепа по боковым новеpxklo(:тяч ()Tстоит от концентратора на 2,5 о (1=(),3 мм, см. чертеж).

Усталостные испытания проводят на усталостной машине УП 50 резонансного типа по схеме чистого изгиба (нагружс ние изгибаю!цими моментами М). База исныта5

35 ний 10 члн. циклов. Результаты испыT3klHЙ llPи Вс д(ны В Taf).IHI1(.., l<)lloлнительно к испытаниям образцов, Вровсденным в примс ре, выполнены усталостные испытания таких же образцов, но с галтельк> R=З мм, для проверки эффективности унрочнения ири деформировании Ilo боковым новевхностял! на нижнем уровне 5g, В = 0,025. Более острая галтель взята потому, что столь чалые значения

Ь;, в проявляются только при больших градиентах напряжений. В слхчае К=З мм, С)-= 2,:3, 3 0,767 мм Величина и, определяемая Ilo приведенной зависимости, составляет и 1.4. Тогда при унрочнении но галтели тол цина накленанного с.l()H принята 3,75/1,4=

=2,67 мч, а но боковым нов pxHocTHM 1,63 мм.

1 раницы зоны накл lla на нрсжнеvl расстоянии ), — 2,5 3,75 — 9,3 чм. Усталостные испы1 ания II()ка;ЗыВак)т, IT() нp< д(. л вынОслиВОсти неунрочн«нных образцов составляет 65 MIla, унрочн«нных I!o способу-прототипу (только

tlo гс),IT(ли на то(!Н(инх наклеианного слоя

3,75 чм) 110 МПа, унрочненных но !

)рс д<1;!1;<ел!() л! у способу 110 М113, но в эгом случае наблк>даются разрушения вне ! Влге.!и, т. е. достигается полная нейтрализация концентрации напряжений. 1 аким ()()paao>I, доказана эффективность ирилцнения наклепа Ilo боковыч поверхносгяч на величину 6 /ь ==0,025. Меньшее знач(нис (<)А>в применять нс с Icдует, так к3к сT().II> острых концентраторов напряжений, нри которых бы проявилась роль чалых

@,В, В p(альных конструкциях не бывает, a IlpH умеренной концентрации напряжений величины Ьфв(0,025 эффек<а практически не,1;IIOT.

Предлагаемое изобрстение позволяет поВысить эффективность уирочнения за счет увеличения сопротивления усталости крупных !стс)лсй. При этом требу!Отся относите11>kl() малые энерп>затраты. с нособ упрочнения плоских деталей с концентраторами напряжений, нри котороч осуществляют обработку поверхности концентратора напряжений поверхностным нласгическим деформированием и дефорчирование ll() боковым новерхностяч в зоне, прилегаю!цей к концентратору напряжений, нри этом осуществляют наклеп на заданнук> глубину О, ог.<и<<ающи<1е.)< теч, что. с цс.)ью повышения качества обработки за счст увеличения сопротив.l(. íHH усталости, дефорчирование ио боковым новерхностял! осушествляют после деформирования поверхности концентратора напряжений на глубину 0,025 0,1 толщины детали на расстоянии от поверхности концентратора, не меньшем 2,5(>, причем дефорчирование поверхности концентратора напряжений производят на глубину, онределяс мую из выражения

1504059 б„=б/и, Предел выносливости, MIIa

Условия проведения упрочнения

Примечание

125

155 поверхностям, затем по галтели (противопо135 галтели, затем по боковым по155

Случаи разрушения вне концентратора

155 расстоянием границы наклепанной зоны от концентратора

1=7,5 (2 о)

1=8,4 мм (2,258) 140

140

Зарождение трещины вне зоны наклепа где n — показатель степени уменьшения глубины наклепанного слоя за счет пластического деформирования по боковым поверхностям, определяемый по формуле

1. Без упрочнения 95

2. Упрочнение по боковым поверхностям

Я =3,25 мм (0,05b)

105

8@=6,5 мм (0,1b)

3. Упрочнение по галтели (прототип)

Юк =3,4 мм

b» =3,1 мм

6„=3,75 мм

4. Комбинированное упрочнение вначале по боковым ложно предлагаемому) HK =3, 1 мм, 86 =6,5 мм

5. Комбинированное упрочнение по верхностям

Ьк=3,4 мм, bg =

=3, 25 мм (0,05 б ) согласно

8,<=3,1 мм, d =

=6,5 мм (0,1h ) заявке (1=9,3) с уменьшенным п=1+1,66 (1 — 5бс/М)(бб+1)бб бю/8, где G относительный градиент напряжений у концентратора напряжений, б — глубина наклепанного слоя при деформировании по боковым поверхностям;

b — толщина детали.

1504069

ВНИИПИ Государственного комнтета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат <Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор И. Касарда

Заказ 5195/19

Составитель С. Чукаева

Техред И. Верес Корректор М. Васильева

Тираж 662 Подписное