Способ упрочнения внутренней поверхности полых изделий

(9)(11) ОСУДАРСТВЕННЬО ИЗОБРЕТЕНИРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЫТИ О НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТ трубу с одного конца заводится ультразвуковой волновод, а с другого конца стержень, имеющий торец в форме сферы, при этом они располагаются на расстоянии между их торцами, кратном А/2, где А - длина волны ультразвука в воздухе. В зазор между тор-. цами помещаются стальные шарики и порошок легирующего элемента. Включаются ультразвуковые колебания, а трубе сообщают поступательное движение со скоростью Ч = (г 0 .фЬ)2 /р/а 02 п/ж Во(Зйо Ф 2 Ь л,/2), где г 0 - радиус шариков; р - плотность их материала; ф и 19 - амплитуда смещения и частота колебаний свободного торца волновода; ао,2 - предел текучести материала трубы; Во - радиус трубы; в = 1, 2, 3, , - целое число; и - количество шариков, Использование способа позволяет существенно повысить износостойкость труб. 1 ил. Б,П.Су- Остапенво СССР 1971,ышение натехнол оги 8, с,27-38. На чертеже обознач ковой генератор УЗГстрикционный ПМС5 А; 3 - ступенч из сплава ВТЗ; 4 - уль вод; 5- цилиндрический лие (труба); 7 - р образованная стенками стержня и волновода, со ми и порошком легирую движущаяся поступател ленная с трубой; 9 - напр 10 - механический выкл УЗГ.4 М; 11 - станина мический датчик; 13 - в няя (рв- али(56) Авторское свидетельсМ 456704, кл, В 23 Р 1/18Островский Я.М. - В сб.: Повдежности изделий авиастроенияческими методами. Куйбышев, 19(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, конкретно к обработке труб поверхностным пластическим деформированием. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем обработки длинномерных труб, Способ заключается в том, что в Изобретение относится к металлургии,конкретно к обработке металлов, и сплавовповерхностным пластическим деформированием при изготовлении длинномерныхтруб.Целью изобретения является расширение технологических возможностей путемобработки длинномерных труб.П р и м е р, Обрабатывалась внутренповерхность трубы диаметром 30,0 ммдиус Ро = 15,0 мм) и длиной 1500 мм из ст30 ХН 2 МФА,На чертеже приведена схема установки,(55 С 21 О 1/04, 9/08 ено; 1 - ультразву- -4 М; 2 - магнитопреобразователь атый концентратор тразвуковой волностержень; 6 - издеабочая камера, трубы и торцами стальными шарика- щего вещества; 8 - ьно каретка, скрепавляющая каретки; ючатель генератора ; 12 - электродинаольтметр В 7-34 для1655997 бы; регистрации амплитуды смещения концентратора; 14 - частотомер 43-44 для регистрации частоты колебаний системы,Во внутреннюю полость трубы (рабочая камера 7) помещают стальные шарики и порошок легирующего элемента, ультразвуковой волновод 4 и цилиндрический стержень со сферическим торцом,Осуществляют обработку, внутренней поверхности трубы с помощью ультразвука, при этом трубе сообщают поступательное движение относительно вол новода и стержня со скоростью. где го - радиус рабочих тел;р- плотность их материала;а и о - амплитуда смещения и частота колебаний свободного торца волновода;и - число шариков;Оо,г - предел текучести материала труВо - радиус трубы,п 1 = 1, 2, 3, - целое число.Помещение порошка легирующего элемента типа дисульфид молибдена или карбонил молибдена в рабочую камерупозволяет существенно увеличить стойкость трубы за счет массопереноса атомовлегирующего элемента вглубь материалатрубы при ударах шариков по ее внутреннейповерхности.Изготовление торца стержня в виде полусферы способствует рассеиванию шариков по всем направлениям и тем самымобеспечивает равномерное упрочнениевнутренней поверхности трубы.Расположение торцов стержня и вблновода на расстоянии, кратном Л /2, где Лдлина волны ультразвука в воздухе, обеспечивает резонансный режим в столбе воздуха рабочей камеры и вследствие этоговозникновение акустических потоков и радиационного давления, Эти факторы существенно интенсифицируют процессупрочнения.Движение трубы относительно волновода и стержня с определенной скоростью(1) позволяет равномерно обрабатывать всювнутреннюю поверхность трубы,Обработка трубы проводилась по следующим параметрам; частота колебаний10 - 20,0 кГц, амплитуда смещения 1 у 1 =100 мкм плотность материала шариков7,8 г/см, их диаметр 1,0 мм (радиус г, =0,05 см). Длина волны ультразвука Л = 1,84см. Стержень и волновод устанавливалисьна расстоянии между торцами = Л /2 = 1,84см (т,е, а =- 1). Радиус сферы торца стержня составлял 1,5 см. Предел текучести материала трубы стали ЗОХН 2 МФА составил дог = 120 кгс/мм . Количество шариковгЬ = 1000 шт,5 Таким образом, скорость, с которой должна даигатася труба, составляетт т.агямз15 10 см 10 см 2 10 1/с 1,2 1 Ощг/сс см 110 3,14 1,5 см (4,5 см + 1,8 см ) 100,1 см/с 10 см /с 2,5 10 сlсм 10 4,56,Эсм15 Для обработки всей трубы требуется время 1500 с = 25 мин. Если скорость движения меньше Ч, то происходит перенаклеп поверхности, а если,скорость движения больше Ч, то поверх 20 ность не будет полностью наклепана. При этом износостойкость стали уменьшается. Также проводилась обработка труб по способу-прототипу (помещение шариков и ультразвукового волновода во внутреннюю 25 полость трубы и обработка ультразвуком при Уо = 20,0 кГц, 1 ,уп = 100 мкм, Л = 1,84 см).Проведение сравнительных испытанийпоказало, что после обработки по предлага емому способу износостойкость труб увеличилась в 1,2 - 1,5 раза по сравнению с обработкой по способу-прототипу, Использование предлагаемого способа позволяет упрочнить внутеннюю поверхность сквоз ных длинномерных труб.Формула изобретения Способ упрочнения внутренней поверхности полых изделий, преимущественно труб, включающий обработку внутренней 40 поверхности трубы с помощью стальных шариков, приводимых в движение ультразвуковым волноводом, находящимсясвободным торцом в полости с зазороммежду волноводом и полостью, меньшим 45 диаметра шариков, от л и ч а ю щи й с я тем,что, с целью расширения технологических возможностей путем обработки длинномерных труб, одновременно с упрочнением ведут легирование при размещении порошка 50 в полости, а обработку осуществляют путемвведения в трубу с противоположной от волновода стороны стержня диаметром, совпадающим в внутренним диаметром трубы, имеющим сферическую форму торцовой по верхности с радиусом сферы, совпадающимс. радиусом внутренней поверхности трубы и располагаемым на расстоянии между торцами волновода и стержня, кратном Л/2, где Л- длина волны ультразвука в воздухе,1655997 де го - радиус рабочих тел;р- плотность их материала; Составитель В. РусаненкоРедактор Т. Лэзоренко Техред М,Моргентал Корректор Т. Кол Заказ 2030. Тираж 406 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 при этом трубе сообщают поступательноедвижение относительно волновода и стержня со скоростью (Ч)и 1 О - амплитуда смещения и частота колебаний свободного торца волновода;ао,2 - предел текучести материала трубы;йо - радиус трубы;и - число шариков;в = 1, 2, 3, - целое число.