Способ обработки металлических изделий, полученных холодным пластическим деформированием

Способ обработки металлических изделий, полученных холодным пластическим деформированием

Реферат

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к обработке металлов, в частности к воздействию на изделия, полученные холодным пластическим деформированием.

Металлические детали машин, приборов, другого оборудования, полученных пластическим холодным деформированием, зачастую эксплуатируются без последующей обработки, приобретя свои окончательные механические свойства в процессе пластического формоизменения, сопровождающегося деформационным упрочнением - наклепом. Наклеп, повышая значения показателей прочности, резко снижает пластичность и ударную вязкость.

Такая обработка, как отжиг способствует в зависимости от температуры уменьшению или полному снятию наклепа, но при этом происходит разупрочнение изделия.

Актуальной является задача повышения надежности изделий, полученных холодным пластическим деформированием за счет повышения их пластичности и вязкости без снижения показателей прочности и твердости.

Известен способ дробеструйной обработки изделий (см. патент RU 2087583 С1, 20.08.1997). В результате силового воздействия стальных дробинок на изделие его поверхностный слой подвергается пластической деформации. При этом происходит развитие рельефа поверхности, насыщение ее структурными дефектами. Это способствует увеличению энергии поверхностных атомов и скорости их диффузии в процессе химического взаимодействия с расплавленной частицей. Дробь хромистой стали при ударе о поверхность изделия деформируется. При этом материал дроби переносится на поверхность, вследствие чего последняя покрывается слоем хрома. Использование известного способа дробеструйной обработки поверхности изделий смесью стальной дроби и дроби хромистой стали обеспечивает создание на поверхности изделия слоя хрома, обладающего высокой диффузионной подвижностью, что увеличивает адгезию плазменного покрытия в 1,9 раз. Изобретение может быть использовано преимущественно для подготовки поверхности стальных деталей к плазменному напылению, очистки от окалины, упрочнения металлических изделий и создания коррозионной защиты.

Основным недостатком способа является снижение качества поверхности, делающее способ малопригодным для обработки готовых изделий.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ снятия остаточных напряжений на поверхности металлических изделий (см. патент RU 2458155 С1, 10.08.2012 г., бюл. №22), принятый в качестве ближайшего аналога.

Снятие растягивающих остаточных напряжений на поверхности металлических изделий осуществляют за счет воздействия на них пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ при комнатной температуре.

Основным недостатком данного известного способа является недостаточное в результате его применения повышение пластичности и ударной вязкости, а также продолжительность обработки не менее 10 минут.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача повышения надежности металлических изделий, полученных холодным пластическим деформированием, за счет повышения их пластичности и вязкости без снижения показателей прочности и твердости, а также снижения продолжительности обработки пульсирующим воздушным потоком.

Решение поставленной задачи достигают тем, что полученные холодным пластическим деформированием изделия из металлических материалов подвергают воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту, соответствующую частоте собственных колебаний обрабатываемого изделия, и звуковое давление 100-145 дБ при температуре от -20°С до +5°С.

Таким образом изобретение позволило получить технический результат, а именно: повысить надежность металлических изделий, полученных холодным пластическим деформированием, за счет повышения их пластичности и вязкости без снижения показателей прочности и твердости, а также снизить продолжительность обработки пульсирующим воздушным потоком.

Заявляемое изобретение реализуется следующим образом.

Полученные холодным пластическим деформированием изделия из металлических материалов подвергают в успокоительной камере генерирующей колебания установки, обеспечивающей выравнивание параметров потока в поперечной плоскости, воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту, соответствующую частоте собственных колебаний обрабатываемого изделия, и звуковое давление 100-145 дБ при температуре, которая соответствует значению температуры в успокоительной камере, пониженной относительно комнатной из-за охлаждения при расширении воздушной струи, находясь в интервале от -20°С до +5°С.

При взаимодействии пульсирующего газового потока с преградой в последней могут возникать и распространяться механические волны.

Под механической волной понимается процесс распространения колебаний в упругой среде, который сопровождается передачей энергии от одной точки среды к другой.

Эффективность воздействия пульсирующих струй газа на конструктивную прочность металлических материалов зависит не только от продолжительности обдува и энергии импульсов газа, но и от частоты этих импульсов.

Если частота импульсов близка к частоте собственных (свободных) колебаний обдуваемого металлического изделия, возможен резонанс и значительный рост воздействующих на металл импульсов, что может способствовать интенсификации процессов дислокационной перестройки структуры металлического материала и изменению его механических свойств.

Частота вынужденных колебаний образца в целом соответствуют частоте колебаний натекающего на него газового потока. Собственные колебания образца рассчитываются по формуле в зависимости от массы, длины, модуля Юнга и момента инерции. При совпадении частот колебаний параметров потока с собственными колебаниями образца (системы) должны наблюдаться резонансные эффекты, оказывающие дополнительное воздействие на структуру материала.

Так для стали 40 при размещении ударных образцов из холодного проката со степенью деформации 50% поперек пульсирующего воздушного потока закрепленными за один конец, при частоте собственных колебаний, составляющих 3787 Гц и соответствующих частоте колебаний натекающего потока, после обдува в течение 5 мин ударная вязкость составила 0,8 МДж/м² против 0,6 МДж/м² без обдува или на 25% больше, при не менее высоких значениях показателей прочности и твердости и более высокой пластичности.

Таким образом изобретение позволило получить технический результат, а именно: повысить надежность металлических изделий, полученных холодным пластическим деформированием, за счет повышения их пластичности и вязкости без снижения показателей прочности и твердости, а также снизить продолжительность обработки пульсирующим воздушным потоком.

Способ обработки холоднодеформированных стальных изделий, включающий воздействие на изделия пульсирующим дозвуковым воздушным потоком, отличающийся тем, что воздействие на изделия пульсирующим дозвуковым воздушным потоком ведут с частотой, соответствующей частоте собственных колебаний стального изделия, и давлением, равным 100-145 дБ, при температуре от -20°C до +5°C.