Способ упрочнения деталей с выступами

СОК)З СОВЕТСНИХСООИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЕНИЯ уравлев, Р. И. Аги миллер и Ю.В. Шу 71) Ростовск намени госу 53) 621.783(0(56) 1. Авторе кл,С 2107/2. Авторско кл, С 21 О 7/О льств ое свиде 2, 1974.свидетел21976,ство СССР У 83614 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬС 21) 3225575/22-02 22) 29,12.8046) 15.04.83. Бюл, Иф 14 72) А. И. Агеев, Г, А. Ж шев, И. А. Левин, В, М, С маков ордена Трудового Красногоственный университет Зд) С 21 О 7/02 //В 21 О 2(54) (57) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙС ВЫСТУПАМИ, преимутцественно ступенчатых валов, включающий пластическую деформацию зоны опасного сечения воздействием равномерно распределенного по его поверхности усилия, создаваемого сжатой средой,и пластическую деформацию выступов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества обработки и упрощениятехнологии обработки, пластическую деформацию выступов осуществляют нагружением впродольном направлении растягивающим усилием до появления в опасном сечении напряжений, превышающих предел текучести материала детали не более, чем в 1,5 раза,3 имальный диаметр вал д. - ми г - рад- ир Т иус галтели; дел текучести материала когда гидростатическое создается торцом вала ерехода (чертеж), велич усилия определяется извала. жатие случа рабочеи средьгалтельного и мест а оотноиределенног щения 50 МПа.1 55 Изобретение относится к упрочняющейтехнологии машиностроения и может быть ис, пользовано для повышения несущей способности деталей машин и механизмов,Известен способ упрочнения на основеобъемного пластического деформирования изгибом с одновременным поверхностным нагружением обрабатываемых участков детали 13 .Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результатуявляешься способ упрочнения деталей с выступами, включающий пластическую деформациюзоны опасного сечения воздействием равномерно распределенного ио его поверхностиусилия, создаваемого сжатой средой, и пластическую деформацию выступов, осуществляе, мую проведением реверсивного упругопластического изгиба технологической нагрузкой (2.Недостатком известных способов являетсянеобходимость изменения положения выступаотносительно продольной оси, что требуетпринятия дополнительных мер ио обеспечениюточности расположения выступа после обработки (возвращения его в исходное положение),а также подавления эффекта Баушингера ириперемене знака технологических напряжений,что усложняет технологию уирочнения и можетснижать качество обработанных изделий,Цель изобретения - повышение качестваобработки и упрощение технологии обработки.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу упрочнения деталей с выступами, преимущественно ступенчатых валов, включающему пластическую деформацию зоны опасного сечения воздеиствием равномернораспределенного ио его поверхности усилия,создаваемого сжатой средой, и пластическуюдеформацию выступов, пластическую деформацию выступов осуществляют нагружением впродольном направлении растягиваюшим усилием до появления в опасном сечении напряжений, превышающих предел текучести материала детали не более, чем в 1,5 раза.Напряжения свыше 1,5 6- могут вызвать разупрочнение, обусловленное значительным снижением пластичности и увеличениемсклонности наклепанного металла к трещинообразованию. В каждом конкретном случаетребуемая величина действующих напряженийв указанных пределах определяется экспериментально с учетом геометрии уирочняемойдетали и физико-механических параметровффее материала,На чертеже представлена схема реализациипредлагаемого способа (для детали с выступами цилиндрическйй формы),Ступенчатый вал 1 помещают в силовуюкамеру 2, зафиксированную в осевом направлении и заполненную гидроиластом 3 так, чтобы торец ад вала 1 замыкал полость камерыио периметру в зоне опасного сечения уирочняемого выступа 4 (зона галтелей аЬ и сд,чертеж), К вершине выступа 4 вала 1 прикладывают продольную нагрузку Р, растягиваюшуюэтот выступ и сообщающую гидроиласту 3давление ц,При этом величину гидростатическогодавления ц и растягивающей нагрузки Р увеличивают до тех пор, пока растягивающие напряжения о не превысят предела текучестиматериала. Возникающие в результате местныепластические деформации вала 1 на периферийных участках опасного сечения толщиной двызывают преобразование эпюры напряженийк виду 61 т, гто после разгрузки выступа 4и снятия нагрузки Р позволяет получить глу-.бинные остаточные напряжения 6.В случае обработки деталей с небольшимсечением уирочняемого выступа 4 в качестверастягивающей нагрузки Р используют продольную результирующую, возникающую иооси вала 1 от поперечных сил, создаваемыхсжатым до давления ц гидроиластом 3.При уирочнении деталей типа ступенчатыхвалов величину давления сжатой среды ц ирастягиваюцего усилия Р определяют из условия П р и,м е р 1. Уирочнению подвергают ступенчатый вал молотильного барабана зерноуборочного комбайна, изготовленный из стали 45 и термообработанный на твердость НВ 280 - 320; предел текучести 6 = 450Размеры вала, мм: малый диаметр О = 42; большой диаметр д 2= б 0; радиус гал тели г= 3,Согласно зависимости (1), величина прикладываемой к выступу растягивающей ирогоприятно ориентированные остаточные,напря,жения сжатия, повышающие его усталостную прочность на 30-40%.Аналогичное упрочнение достигается и при .реализации способа-прототипа, однако при реверсе пульсирующей нагрузки имеет место не. равнопрочность выступов (разница в пределах выносливости упрочненных выступов около 15%), которая устраняется в случае, когда создаваемое сжатой средой распределенное усилие прикладывают по всему периметру выступа одновременно. Знакопостоянный характер технологических нагрузок, действующих вдоль выступа,при обработке по предлагае- мому способу, не меняет продольного располо. жения выступа, а также исключает возможность возникновения разупрочняющего эффекта Баушингера.Положительный эффект предлагаемого способа состоит в том, что сохранение в процессе обработки неизменного положения выступа относительно продольной оси не требует при. нятия специальных мер по обеспечению точнос. ти расположения выступа после обработки (нет необходимости, как это имеет место в способе-прототипе, возвращать изогнутый выл ступ в исходное положение).В совокупности зто позволяет повысить качество упрочненной.детали, а процесс упрочнения сделать более технологичным.Технико-эсономический эффект оценивается повышением нагрузочной способности деталей на 30-40%, что позволяет сократить расход зал. частей и,. обеспечивает экономический эффект 45 тыс, руб. в год. Составитель И. ЛипгартТехред Ж.Кастелевич Корректор Г. Огар Редактор А. Гулько Заказ 2691/33 Подписное Тираж 566 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 3 101170 долькой нагрузки составляет Р = 300 кН. Од новременно вал подвергают действию гидро- статического давления ц = 210 МПа, создаваемого нагрузкой Р в гидропласте, расположенном по периметру в зоце опасного сечения об. рабаты ваемого выступа.Возникающие в результате такого нагружения б = 680 МПа, превышающие предел текучести материала в 1,5 раза, вызывают деформационное упрочнение вала, твердость . 30 которого в зоне галтели возрастает до НВ 340-360.П р и м е р 2. В соответствии с предлагаемым способом упрочняют зубчатые образцы, причем, учитывая небольшое сечение выступов, в качестве.деформирующей нагрузки 15 используются продольная результирующая от поперечных сил, создаваемых нагнетаемым во впадины гидропластом, что вызывает увеличение высоты выступов в среднем на 0,17 мм.Усталостные испытания образцов, носившие эп предварительный характер, проводятся в диапазоне нагрузок 56/140 кН при частоте нагружения 960 си коэффициенте асимметриицикла В =0,40На основании полученных уравнений кривых 25 усталости установлено, что ограниченные пределы выносливости при й = 110 циклов составляют для неупрочненных выступов Р,1= 81,7 кН, а для упрочненных - Р = 113,4 кН, т. е. сталостная прочность последних повышается в исследованной области кривой усталости на 38,Ж.аТаким образом, в результате деформационной обработки в поверхностных слоях детали в зоне опасного сечения генерируются бла