Способ обработки металлическихдеталей

Способ обработки металлическихдеталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИКОМУ СЭ ВТЙЛЬСТВУ

<>806341

Сееоэ Саеетскнк

Соцналнстнческна ресвублнк (б1) Дополнительное к авт. саид-ау (22) Заявлено 1.8..08.77 (2!) 2516467/25-27 ром. к.з . с присоединением валвки И9

В 23 P 6/00

Гоеуларетвенный коинтет

СССР ао делан изобретений а открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2302.81,Вюллетень ЙВ 7 (И) УДК 62 1 ° 8 1:

z539.435. .004 ° 67 (088.8) Дата опубликованнл описаний 2 . 02. 81

В .И. Бетехтин, В. И. Владим А Л,. ев,.

А.И. Петров,, E.A. Киселев p.. ЧййяЗаа

Ордена Ленина физико-техни Ri je iiii9Ô. им. A,Ô. Иоффе AN СССР и О раЬЙЬЭ .Звену

Куйбышевское агрегатное про @фоно- "44 д конструкторское объедине % ю (12) Авторы изобретения

{У1) Заявители (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

T А+ ВЕ (мал ь)

Кроме того, способ может Ййгь

30 осуществлен при приложении к нагреИзобретение относится к способам ,восстановления прочностных свойств деталей машин путем термической об" работки.

Известен способ обработки металлических деталей, при котором деталь выдерживают без нагрузки при комнатной температуре в течение длительндго времени, например, в течение нескольких месяцев. Такая обработка обеспечивает уменьшение концентра. ции микротрещин вплоть до полного их исчезновения (залечивания) (11 .

Недостатком известного спосоЪа является черезмерная длительность обработки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки металлических (медных) деталей, проработавших часть (0,67) своей долговечности. Способ состоит в отжиге детали при температуре, составлякщей 0,97 от температуры плавления меди, и последующем охлаждении до комнатной температуры P J .

Известный способ обеспечивает увеличение долговечности (срока службы) медных деталей в 1,6 раза. Это незначительное увеличение долговечности деталей, обработанных по уломянутому.способу, объясняется разупрочияющим эффектом собирательной рекристаллизации и изменения дислокационной Структуры металла при указанной высо ой температуре нагрева.

Цель изобретения — увеличение срока службы детали путем уменьше © ния без разупрочнения концентрации микротрещин материала детали. . Это достигается тем, что деталь нагревают до температуры, пропорциональной физической постоянной ее материала - энергии активации самодиффузии и определяемой по формуле

20 где Т - температура нагрева,оК;

A = (270+10) EKQ; В = (5+О,2)

К моль

Š— энергия активации оамодиф25 фузии металла детали, 806341 ваемой детали механических сил, например при растяжении детали до напряжения, равного 0,5-0,,9 предела текучести материала детали при температуре ее нагрева, или при всестороннем сжатии детали., Предлагаемы способом можно обрабатывать детали, проработавшие не более 0,6 своей исходной долговечности. Прн этом обеспечивается упрочнение и увеличение долговечности

30 детали за счет залечивания микротре щин без изменения размера зерна материала детали, его дислокационной структуры, фазового состава и распределения примесей. Обработка указанным способом целесообразна и для дета-15 лей не подвергавшихся рабочим нагрузкам, так как она повышает ее долговечность эа счет залечивания микротрещин, образовавшихся в процессе изготовления детали. Обработка деталей, 20 выработавших более 0,6 своей долговечности может оказаться нецелесообраз-. ной потому, что образовавшаяся в ней магистральная трещина (макротрещина) предлагаемым способом не устраняется. д

Скорости нагрева и охлаждения в данном способе аналогичны соответствующим характеристикам в известных операциях отпуска, испольэуеььпс в практике термообработки металлов и сплавов, а время выдержки при указанной температуре составляет преимущественно 1„5 ч.

Нагрев детали выше температуры, устанавливаемой по указанной формуле, нецелесообразен,, так как эффект упрочнения детали вследствие залечивания s ней микротрещин может снизиться из-за раэупрочнения за счет рекристаллизации металла детали. При нагреве детали до температуры, лежа- Щ щей ниже интервала нагрева по приведенной формуле, резко увеличивается необходимое дпя залечивания микротрещин время выдержки детали при этой температуре. Ориентировочное зна 4» чение этого времени 7 можно найти

3 по зависимости

exp— И U

ЮО КТ где Сд = 10 — - постоянная;

1 с а — межатомное расстояние;

- средний размер микротрещин;

U = 0,7 Е, Е - энергия активации самодиффузии;

К - постоянная Вольцмана;

Т - температура нагрева, К.

Восстановление и увеличение долговечности деталей предлагаемым способом может быть и многократным, т..е. после обработки детали указанным способом и последующей выработки части ее новой долговечности, она может быть обработана вновь.

Пример 1. Из полученной гидроэкструзией проволоки диаметром

2 мм технически чистого алюминия

A) (99,96%), E = 35. 1 иэготовмоль ляют партию образцов длиной 22 мм, которые затем предварительно отжигают для стабилизации структуры металла.

Для нахождения прочностных свойств испытывают серию этих образцов в ко.личестве 40 шт. на ползучесть при кОмнатной температуре и растягивающем напряжении 4 кг/мм . Получают: средняя долговечность образцов ф\

Сс 30 мин, средняя скорость стационарной ползучести Я = 5 10

-51 с с среднее относительное удлинение

0,25. Кроме того, установлено, что предел текучести материала при

180 С равен 6 = 0,5 — .

Другие 5 серий этой партии образцов подвергают рабочей растягивающей нагрузке 6 4 кг/мм2 в, течение времени t (0,4-0,8) g (см.таблицу). Так для серии 1 образцов

0.,4 ь0 12 мин. После разгрузки образцы подвергают термообработке для восстановления и повышения их долговечности путем залечивания микротрещин. Для этого все образцы нагревают до 180 С (или 453 К), кроме образцов 4-й серии, у которых температура нагрева 155 С (или 428 К).

Эта температура лежит в пределах (428-462) К эоны температур, найденной по формуле Т А + BE, где A =

270 + 10 К, В 5 — 0,2

Е 35 моль

После охлаждения до комнатной температуры образцы испытывают на ползучесть при растяжении с напряжением б = 4 кг/мы до разрыва. Получено для первой серии образцов: новая долговечность образцов

183 мин, относительное удлинение

0,3, средняя скорость стацио-6 1 нарной ползучести Е< =0,83 10 с

Как показано для этой серии в таблице долговечность образцов в результате увеличилась в 6,1 раза, скорость ползучести уменьшилась в

5,9 раза, а относительное удлинение увеличилось незначительно — в 1,2 раза.

В таблице приведены аналогичные данные и для четырех других серий образцов.

806341

Первичная обработка

Повторная обработка

Эффект упрочнения

Эффект упрочнения

Режим

Режим

М

Itj

Я

Ф а

Г.» щ х

»э а и л) х

»х он хо х

»б н о и в о ф х о а (Я 5

1 х

Ф М н н оо юо аэ

3 Э

М М

<с 2

»»%

2 и

"с л

Щ а

» è ео а

1»

Е н»

ltl а

» н

C U аО

Я с и»з

3 ю

Ф Ю е-» а л Д Щ о О

1, х 4

1,2

2 30 0,.6 180 — 5,9 . 5 6 1,15 О, 5 180 10

1,15 1,1 1,25

3 30 0,8 180

1 Э 0 4 180 18

1 30 0,4 180 — 6,1 5,9

4 30 0,4 155 — 3 3,1 . 5 . 30 0,4 180 0,86 10,5 11

Для проверки эффективности повторного восстановления долговечности образцы серии 2 вновь нагружают рабочей растягивающей нагрузкой с

4 кг/мм в течение времени t

0,5 равного половине новой долговечности ь образцов. Как и ЗЗ при первой термообработке темпера0 тура нагрева образцов 180 С (или

453 К). В результате этой повторной обработки и проведения испытаний на ползучесть при растяжении установле- 4п но (см. таблицу), что долговечность 2образцов возросла по сравнению с дол говечн остью i с ис ходных образцов н 10 раэ, а скорость стационарной полэучести Уменьшилась в 9 Раз. 4

Образцы пятой серии нагреваются при приложении к ним растягивакщей нагрузки = 0,8 G > = 0,4 кг/мм

Такая обработка с приложением механических усилий позволяет после первой термообработки увеличить.(см. таблицу) долговечность aq образцов в 10,5 раза по сравнению с долговеч-. ностью сg исходных образцов,а после второй термообработки — увеличить и долговечность g в 18 раз.

Пример 2. Иэ холоднокатаных листов толщиной О, 2 мм из промышленного алюминиевого сплава, полученного методом порошковой металлургии (CAII-1, содержание частиц А! 0 - QQ

64) изготовляют образцы в виде полос длиной 22 мм и шириной 3 мм. Энергия активации самодиффузии сплава СЛП-1 практически одинакова с энергией

:активации самодиффузии алюминия и равна 35 . Образцы подвергают ккал моль предварительному отжигу и имеют в результате отжига следующие механические характеристики при испытании на полэучесть при растяжении под

2 л нагрузкой 6 = 30 кг/мм

-61

240 м и, e = 3 ° 10 â€, E = 0,09. с

Образцы подвергают рабочей нагрузке 6 = 30 кг/мм в течение времени

0,5 7 g = 120 мин. После термообработки при 180 С (или 453 К) механические характеристики образцов следующие ь 720 мин, :

Р

-61

1 10 —, Я „= О, 1. Таким образом, с эффект упрочнения образцов из САП-1 после однократного восстановления следуиШий: вЂ,р- = = 3. Как и для

Ес алюминия, относителЪное удлинение образцов увеличилось незначительно, приблизительно на 10%.

Использование данного изобретения позволяет существенно продлить срок службы деталей, выработавших часть ресурса своей долговечности; что особенно важно для ответственных деталей с ограниченным ресурсом долговечности, например в авиационной промыаленности. Способ является экономически выгодным, так как не требует. для своего осуществления больших материальных затрат и может применяться во время плановых профилактических осмотров узлов изделий. его внедрение намечено на одном из пред-, .приятий авиационной промышленности. »

806341

Формула изобретения

T = A + ВЕ, Составитель Н. Антипов

Редактор С. Патрушева Техред Й. Кастелевич Корректор H- Швыдкая

«

Тираж 1159 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

«г

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ. 125/21

1. Способ обработки металлических деталей, заключакщийся в нагреве и охлаждении детали, проработавшей часть своей долговечности, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения срока службы, деталь нагревают до температуры, пропорциональной энергии активации самодиффузии ее материала и определеяемой по формуле где Т вЂ” температура нагрева, К; . А 270 + 10 — постоянная, К;

К моль

В - 5 .0,2 — постоянная, В

Е - энергия активации самодиффузии материала детали, ккал. моль

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при нагреве к детали прилагают механические усилия.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю ц и .й с я тем, что деталь растягивают до напряжения, равного

0,5-0,9 предела текучести материала детали при температуре нагрева.

4. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что к детали прилагают усилия всестороннего сжа®,тия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смирнов В.С. и др. Доклады

Академии наук СССР, 1972, т. 203, В 5, с. 566-567.

2. Пинес В.Я. и Сидоренко A.Ô.

К вопросу об условиях обратимости процесса разрушения металлов под нагрузкой. Доклады Академии наук СССР, 1960, т. 131, В б, с. 1312-1315 (прототип).