Способ упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием

Способ упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических .

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

856772 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 271?79 (23) 2860654/25-08 (51)М. Кл.з с присоединением заявки ¹

Э 24 В 39/00

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23е08,81я Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 230881,. (53) УДК 621. 923. 77 (088. 8) М.н.ддевд, Ю.н.гидякин и В.Л.Шевченк

/.„, .; /

/ °, - ... /

1 /

Волгоградский политехнический инсти)гут

Ен д .,.3 в, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПОВЕРХНОСТНЫМ

ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ где О

D в

НД х

Изобретение относится к машиностроению, в частности к поверхностному пластическому деформированию (ППД) деталей машин с целью повышения их усталостной прочности.

Известен способ упрочнения деталей ППД путем обкатки их роликами, когда для заданных значений 6Т и h 1О предварительно определяют рабочую нагрузку Р на эти ролики, а профильные радиусы роликов выбирают в зависимости от Р 1).

Цель изобретения — повышение эф35 фективности упрочнения за счет увели-.. чения усталостной прочности деталей машин, Эта цель достигается тем, что производят испытание на разрыв стандартного образца, изготовленного из материала упрочняемой детали, и перед обкаткой определяют предельную рав- 25 номерную деформацию материала детали при растяжении, и деформируют поверхностный слой детали, роликом, добиваясь деформации, равной измеренной, при этом профильный радиус ролика н 30 усилие P на него выбирают из следую щих соотношений ри + l (g)

"вид ив ка гедрдв Ъ ""рдн

Boo Ер Dp в 5о >p+ зв диаметр ролика в плоскости обкатки; диаметр обрабатываемой де тали, предел текучести материала упрочняемой детали; пластическая твердость ма» териала детали; глубина пластически деформированного слоя детали, предельная равномерная деформация материала детали при растяжении; коэффициент,,учитывающий влияние эксцентриситета контактной площадки на глубину деггормированногго слоя; условная критическая нагрузка, при которой в центре контакта шарика диаметром

10 мм с плоскостью зарождается пластическая деформация. ч

856772

4 ный изгиб на машине УКИ-1ОМ и определяют их долговечность (по разрушению) при данном уровне рабочего напряжения. Результаты испытаний на знакопеременный изгиб стальных образцов диаметром 0в = 10 мм. упрочненных обкаткой роликами Dð = 20 мм по различным режимам приведены в таблице.

Из рассмотренных данных таблицы видно, что максимальная долговечность образцов достигается при условии, когда Я. = ЕР, т.е. когда величины r u P отвечают нх оптимальным значениям (в таблице подчеркнуты), вычисленным по предлагаемым

15 формулам. Так, для образцов серии а из стали 30 (E р = 0, 15) оптимальными будут значения го = 1,8 мм и Ро„т = 96 кгс; для образцов серии

Д из стали 30» ГСА (Ер = О, 09) — со—

20 ответственно го„= 3, 4 5 мм и Ро,т

138 кгс и т.д. Отклонение С; от (равно как и r от г „ ) в любую сторону приводит к снижению долговечности образца детали при всех

25 глубинах Ь

Таким образом, применение предлагаемого способа упрочняющей обкатки цилиндрических деталей посредством поверхностного пластического деформирования позволяет существснно повысить их усталостную прочность за счет более полной реализации ресурсов упрочнения, а так же обеспечить выбор экономически наивыгоднейших режимов обработки, учитывающих физикомеханические свойства материала, ее размеры и требования, предъявляемые к качеству обрабатываемой поверхности. боче пряж е пр пыта

% с/мм зру2. а) Сталь 30; НД 170; < т = 34 кгс/мм (r = 1,8мм, Р = 96 кгс) 477 510 485

2500 2815 24 25

3315 3288 3423

501 670 584

369 380 405

108

0,5

0,38

1,5

0,16

95

0,15

1,8

30

0,09

0,07

3,5

5,0

Способ осуществляется следующим образом.

Иэ материала детали изготавливают стандартный образец для испытания на разрыв. При испытании определяют предельную равномерную деформацию

Ер этого материала при растяжении.

Затем по имеющимся рекомендациям назначают глубину пластически дефор.мированного слоя

По приведенным формулам вычисляются профильный радиус ролика r u усилие обкатывания P.

Обкатку производят с рассчитанными параметрами, при этом пластическая деформация поверхностного слоя приблизительно равна предельной рав

Номерной деформации данного материал а °

Пример. Изготовляют несколько серий образцов диаметром DD — 10 мм иэ сталей марок 30 и 30»ГСА. Образцы одной серии подвергают накатке роликами, имеющими профильные радиусы г, приблизительно равные вычисленным по формуле (1), при этом применяют рабочие нагрузки, вычисленные по формуле (2). Образцы остальных серий изготовленные иэ того же материала, накатывают роликами с профильными радиусами, отличными от предлагаемых оптимальных. При этом усилие подбирают таким образом, что глубина hr наклепанного слоя одинакова для образцов одной серии, диаметр ролика

D>, измеренный в плоскости сечения детали, во всех случаях также одинаков и равен удвоенному диаметру детали, ".е. 20 мм. ч

Обраэцы всех серий после накатки роликами испытывают на знакоперемен%р = 0 15; h = 1 05 мм

856772

Продолжение таблицы б) Сталь 30 ГСА: НЦ 286; -=-- -0,09; h = 0,90 мм 2 (h = 3,45 мм; P = 138 кгс) 132

1657 1505

1325

1,5

0,16

0,14

0,09

0,07

47 1908 1975

134

1,8

1250

47 Не разрушился при 10

138

3,5

47 2141 1507

2336

140

5,0 в) Сталь ЗОКГСА: НД 286; = 63,5 кгс/мм 2 (h = 1,8 мм, P = 72 кгс) Ер — — 0,09; h =- 0,45 мм

924 644 551

0,23

0,09

0,05

0,04

0,5

Не разруши... при 10

1,8

1780 1540 1685

550 725 610

74

3,5

5,0

П р и и е ч а н и е. Число циклов до разрушения образцов из сталей марок ЗО и 30хГСА, не подвергнутых обкатке роликами, составляет соответственно N = --15000 и

М = 27000 циклов.

1 преимушество предлагаемого спосо- 35 нии, и деформируют поверхностный ба в том, что применение рассчитан- слой детали роликом, добиваясь деных в соответствии с предложенными формации, равной измеренной, при

1зависимостями значений и P в про- этом профильный радиус ролика н усицессе обкатки детали роликом позволя- лие Р на него выбирают из следуки их ет при заданной глубине пластичес- соотношений (4) G ъ 2- НЭ ки деформированного слоя п обеспе- ) в р (4 в чить в этом слое интенсивность плас- ), хбр Ц) / 435 °

-о ехр тической деформации, равную предельной равномерной деформации матерна- где 0 — диаметр Ролика в плоскости ла детали при растяжении, что доводит обкатки, до предела положительное действие 45 0 — диаметр обрабатываемой деВ упрочнякицих факторов (т. е. наклепа тали; и остаточных напряжений) и тем самым 6> — предел текучести материала способствует существенному повышению упрочняемой детали) эффективности упрочнения за счет мак- НД - пластическая твердость мате. симального увеличения при заданном $Q риала детали значении усталостной прочности глубина пластически дефордеталей. мированного слоя детали, Формула изобретения р — предельная равномерная деформация материала детали при растяженииу х - коэффициент, учитывающий влияние зксцентриситета. контактной площадки на глубину деформированного слоя, Способ упрочиения деталей поверхностным пластическим деформированием на заданную глубину, включающий обкатку поверхности детали роликом, рабочую нагрузку на который определяют по механическим свойствам материала детали, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности упрочнения за счет увеличения усталостной прочности, перед обкаткой из меряют предельную равномерную деформацию материала детали при растяже/ QP Qв Ро 1 )ЭРНОВ . * LN5001; 2 где 0 — диаметр ролика в плоскости

P обкатки;

85b772

Составитель С.Чукаева

Техред T. Маточка, Корректор О.Билак

Редактор A.Øèøêèíà

Заказ 8574 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 диаметр обрабатываемой детали, пластическая твердость материала детали (ГОСТ 18835-78) глубина пластически дефор) мированного слоя детали, предельная равномерная деформация материала детали при растяжении; коэффициент, учитывающий влияние эксцентриситета контактной площадки на глубину деформированного слоя;

Ра — условная критическая нагрузка, при которой в центре контакта шарика диаметром 10 мм с плоскостью зарождается пластическая деформация.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Брасловский В.Й. Технология обкатки крупных деталей роликами. М., "Машиностроение", 1975