Способ определения оптимальных режимов упрочнения деталей

И ОО ННОЕ ПАТЕНТНОЕССР (ГОСПАТЕНТ СССР) СУДАРСТВЕДОМСТВ ОПЛ БРЕТЕ сОт 03 сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК(71) Научно-исследовательский институт технологии и органиэации производства двигателей (72) Меркулова Н,С,; Рогожин ВА; Бурмистрова М,И.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ(57) Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в технологии поверхностной упрочняющей обработки металлических изделий, например, при виброгалтовке, дробеструйной обработке и др, Сущность, лопатки из материала ХИ 358 ПЮ делят на 4 группы,19) ЯЗ (11) 1788757 А 1Я) 5 С 2,197 О 4 С 219,/ упрочняют при разных режимах, определяют поверхностные остаточные напряжения для каждой группы, а затем определяют дисперсию остаточных напряжений для разных глубин их залегания. Строят усредненные эпюры остаточных напряжений и определяют площадь под эпюрами сжимающих остаточных напряжений, что отражает уровень энергии, накопленной поверхностными слоями деталей в процессе их упрочнения. Сравнивают все значения и находят максимальное значение энергии, при этом максимальному значению соответствует минимальная дисперсия остаточных напряжений 1 таблИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано в технологии поверхностной упрочняющейобработки (ППД) металлических изделий,например, при виброгалтовке, дробеструйной обработке и др.Известен способ нормирования параметров поверхностного слоя деталей по зависимости их от длительной прочности(ползучести). Данный способ предусматривает длительный цикл испытаний и не учитывает дисперсию параметров качестваповерхности и энергии ее напряженного состояния, что не обеспечивает достаточнойточности выбора оптимальных режимов обработки.Известен также способ определенияоптимальных режимов упрочняющей обработки деталей, заключающийся в том, чтоберут партию экспериментальных деталей, 20делят на группы, которые упрочняют на разных режимах, определяют остаточные напряжения в поверхностных слоях всехдеталей. Для каждой группы деталей определяют дисперсию остаточных напряжений, 25Режим упрочнения назначает тот, которыйобеспечивает минимальную дисперсию остаточных напряжений,Недостатком данного способа являетсяотсутствие учета энергетического состояния 30поверхности способного обеспечить достаточно высокий предел усталостной прочности детали в условиях эксплуатации, чтоснижает ресурс деталей.Целью изобретения является повышение ресурса деталей при выборе оптимального режима упрочнения деталей путемучета энергетического состояния поверхностных слоев.Указанная цель в способе определения 40оптимальных режимов упрочнения деталейдостигается тем, что берут партию экспериментальных деталей, делят на группы, которые упрочняют на разных режимах,определяют поверхностные остаточные напряжения для всех деталей, затем для каждой группы деталей определяют дисперсиюостаточных напряжений и находят режим,который обеспечивает ее минимальную величину. Строят усредненную эпюру остаточных напряжений отдельно для каждойгруппы деталей, Определяют площадь, ограниченную графиком сжимающих напряжений на поверхности иосями координат.Эта интегральйая характеристика напряженного состояния отражает уровень энергии, накопленной поверхностными слоямидеталей в процессе их упрочнения. Сравнивают полученные значения для разйыхгрупп экспериментальных деталей и нахо дят их максимальное значение. Из исследованных режимов для дальнейшего упрочнения деталей назначают тот, который обеспечивает создание в поверхностных слоях максимальной энергии напряженного состояния при минимальной дисперсии остаточных напряжений.Благодаря выполнению конкретных требований к стабильности и энергетическому состоянию поверхностных слоев, такие детали будут обладать повышенной стойкостью к механическим и коррозионным разрушениям, что приведет к повышению усталостной прочности деталсй.Суть способа определения оптимальных режимов упрочнения деталей на примере конкретного выполнения заключается в следующем.Путем холодного вальцевания и последующей термообработки была получена партия (50 штук) экспериментальных лопаток из материала ХН 35 ВТ О, Лопатки разделили на 4 группы. 1 группа - исходные лопатки. Остальные лопатки было упрочнень 1 на разных режимах: 2 группа - фарфоровыми шарами 2 ч, 3 группа - стальными шарами 1 ч, 4 группа - стальными шарами 2 ч,Все лопатки замаркированы и из них вырезаны образцы для определения поверхностных остаточных напряжений на установке АПООН путем электрохимического травления. одновременного измерения деформации, расчета остаточных напряжений на ЭВМ на разных глубинах их залегания.Для каждой группы лопаток определяли среднее значение остаточных напряжений а на каждой из расчетных глубин а их залегания (а=2; 5; 10; 20 и т.дмкм):0Х 01+ааи ерсию остаточопределялнь р енийХ( сл - ап - 1для разных глубин ихРади сопоставимсчитывали "удельнуюных напряжений за ввеличины Р. характконтроля ф = 127о-Я залегания,сти результатов расдисперсию" остаточчетом ее предельной ризующей точность вел ичи эпюры ределяли логарифм Строили усредненн напряжений (т дл пп образцов и опрстаточждои из четырех яли площадь под я к еде1788757 20 Энергия Логарифм удельной дисперсии остаточны Режим упрочнения Группыдеталей,нап яжений напряженного со- стояния Гл бина залегания, а, мкм 20 10 40 1,94 0,135 Исходная группа Фарфоровыми шарами, 2 ч Стальными шарами, 1,7 1,06 0,94 5,87 0,97 0,70 0,85 1,3 7,0 Стальными шарами,0,62 0,45 0,46 1,02 15,0 Формула изобретения фик распределения усредненныхостаточных напряжений в зависимости отСПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬ- глубины их залегания, определяют нлоща- НЫХ РЕЖИМОВ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТА- ди под эпюрами сжимающих напряжений у ЛЕЙ, включающий упрочнение различных поверхности, характеризующие энергию групп деталей на разных режимах и опре- напряженного состояния для разных деление остаточных напряжений в поверх- групп, и определяют ее максимальное знаностных слоях деталей, для каждой группы25чение, а оптимальный режим упрочнения деталей определяют дисперсию остаточ- деталей назначают исходя из максимальных напряжений, по минимому которой на- ного значения энергии напряженного соэначают оптимальный режим упрочнения, стояния поверхностных слоев при отличающийся тем, что, с целью повыше минимальной дисперсии остаточных нания ресурсов деталей, строят эпюру - гра- пряжений,Составитель А, ОрешкинаРедактор Техред М. Моргентал Корректор Е. Папп Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 3570 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 эпюрами сжимающих остаточных напряжений вблизи поверхности (61 - игл),В таблице представлены полученные результаты, Как видно из таблицы для четвертой группы образцов энергия напряженного состояния максимальная, а дисперсия для той же группы образцов - минимальная.Для дальнейшей обработки деталей в качестве оптимального режима был выбран четвертый режим - виброгалтовка стальными шарами, 2 ч.Для подтверждения правильности такого выбора были проведены испытания лопаток на виброэлектродинамическом стенде ВЭДС - 400 А по первой изгибной форме колебаний с симметбоичным циклом нагруженил с базой 2010 циклов. За ограниченный предел усталости принято максимальное напряжение, при котором о- рабатывалась база испытаний для 6 лопатокбез разрушения.Предел усталости для исследованных5 режимов обработки составил 275, 375 и 375и 400 МПа, соответственно с 1 по 4 режим.Таким образом подтверждено, что четвертый режим дает прирост предела усталостина 6,60 в сравнении со 2 и 3 режимами,10 Следовательно ресурс работоспособностидеталей, обработанных на выбранном режиме в сравнении с прототипом за счет выполнения условий предлагаемого техническогорешения будет увеличен на 6 - 7.15 (56) Журнал "Авиационная промышленность",85, М 7, с. 2,Авторское свидетельство СССРВ 1314738, кл, С 21 0 3/00, 1989,