Способ поверхностного упрочненияметаллических изделий

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 834159на денам нзаеретеннй н етнрмтийДата опубликования описания 06.06.81(72) Авторы нэобретен В. Медвидь и Б. Г. Озер Ткачик,(71) Заявнтель 54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙИзобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, к созданию поверхностно-упрочненного слоя на металлических изделиях типа тел вращения с помощью обкатки, выглаживания, дорнования или виброобработки. 5Известен способ упрочнения поверхностного слоя, по которому, увеличивая глубину наклепа, увеличивают и степень наклепа. Увеличения степени упрочнения достигают обычно проведением многократного поверхностного деформирования, т.е. увеличением числа проходов упрочнения 1.Недостатком известного способа является наблюдаемое после трех-четырех проходов явление перенаклепа, при котором наружный пластически деформированный слой 15 отслаивается от нижних упругодеформированных слоев. Наблюдается также ухудшение шероховатости поверхности, объясняемое появлением привара, трением при многократном контактировании одних и тех же кристаллических группировок - упрочняе 20 мой детали и упрочняющего инструмента.Известен способ упрочнения поверхностного слоя металлических изделий путем многократного поверхностного деформирования в направлении, противоположном .заданному, С помощью технологической операции, заключающейся в деформировании изделия в направлении, противоположном току, деформация в котором вызвала изменение свойств, достигается частичное восстановление механических свойств материала, повышение пластичности или разупрочнения 2) .Существенный недостаток известного способа - деформирование всего объема металла. Воздействию деформации подвергаются не только поверхностные, но и глубинные слои металла изделия. Это связано с приложением больших нагрузок, сложностью осуществления и регулирования процесса. Кроме того, снятие внутренних напряжений и разупрочнение внутренних глубинных слоев сопровождается разупрочнением и повышением пластичности поверхностных слоев, что в большинстве случаев нежелательно, так как получение упрочненного поверхностного слоя минимальной глубины требуется при неизменных, либо восстановленных механических свойствах основного объема материала изделия.834159 50 55 Цель изобретения - увеличение степени упрочнения поверхностного слоя при одновременном разупрочнении и повышении пластичности внутренних слоев металла.Поставленная цель достигается тем, что усилие деформирования дифференцируют по 5 проходам на меньшие по величине и направляют на каждом последующем проходе перпендикулярно к предыдущему с изменением точки приложения усилия на каждом проходе.Способ применяется при изготовлении деталей типа ось на токарных автоматах. Упрочнению подвергают прутковые заготовки из стали 2 Х 13 для изготовления, на токарных автоматах деталей типа ось, содержащей обработанные.(ф 11 - 0,12) и необработанные ( 2 - 0,43) поверхности. Учитывая необходимость упрочнения необрабатываемых поверхностей и условия резания на отдельных участках, при которых вершина резца находится вне зоны упрочнения (т,е. глубина резания больше или равна глубине уп рочненного слоя 1 ), диаметр заготовки принимает Ф 15 мм. Тогда глубина резания составляет 1,6 мм, а глубина упрочнения -1,4 мм. Суммарное усилие сжатия на отдельных проходах упрочнения определяетдр. согласно существующей зависимости 11 у =1 ф где Ьу - глубина упрочняемого слоя, мм;Р - суммарное усилие обжатия на отдельных проходах, кг; фу - предел текучести деформируемого материала, кг/мм.Для стали 2 Х 13 Зу = 45 кг/мм, тогда зо Отсюда Р = 176 кг.Заданное усилие деформирования разделяют на три прохода ориентировочно по 58 кг на каждом. Первый проход осуществляется двухкратным волочением. на стане тележечного типа мощностью 7 кВт. Общее утонение прутка составляет 0,07 мм. Усилие волочения (Р 3 = 60 кг) определяется по мощности в киловаттах, затрачиваемой на деформацию волочения путем пересчета по 40 формуле Мв = РЬч, где Я - мощность, расходуемая на волочение, кВт, определяемая по разности - полная мощность в процессе волочения М минус мощность холостого хода М. В нашем примере М 4 составляет 1,2 кВт; Ч - скорость волочения - в 45 нашем случае 7=2 м/с. Итак: Р=б 14 -ф"ф - 60 кг./80 Волочение проводится через волоку из твердого сплава со смазкой - мыльный порошок. Второй проход осуществляется двухкратным обкатыванием прутка в двух- роликовом приспособлении на токарном станке модели 1 Е 6 М. Скорость обкатки 12 м/мин. Продольная подача роликов 0,1 мм/об, Утонение прутков по диаметру составляет 0,03 мм. Усилие обкатывания Ркг определяется с помощью механического силомера. 4Усилие направлено по касательной к поверхности прутка в поперечном сечении.Третий проход (окончательный) осуществляется с помощью дробеструйной обработки на установке для зачистки литья. Каждый пруток подвергается рассредоточенному динамическому воздействию металлической дроби .в течение двух минут, Определение усилия при дробеструйном упрочнении определяется, исходя из сравнения отпечатков, создаваемых дробью и полученных на образце-аналоге материала на прессе с динамометрическим устройством. Усилия при обработке дробью направлены в радиальном направлении в сторону оси, т.е, в перпендикулярном направлении предыду щему.В результате использования предлагаемого способа повышается степень упрочнения на 35,5/оЕсли твердость поверхностного слоя, упрочненного только при волочении (как это выполнялось раньше), составляет Н 34, то после упрочнения по предлагаемому способу она составляет Н 44 на глубине 0,2 - 0,4 мм. Ниже .этого слоя твердость резко снижается до исходной. При твердости исходного материала Н 28 степень упрочнения соответственно при упрочнении ограничивающимся волочением, составляет 21,4/ а при упрочнении по предлагаемому способу - 57,1%. Твердость измеряется на косом срезе, выполненном на упрочненном слое. Глубина резания 1=0,45 мм. Подача шпиндельной балки от кулачка составляет 0,08 мм/об. Скорость резания - 146 м/мин.Стойкость применяемого твердосплавного резца ВКВ, обеспечивающая требуемую шероховатость поверхности Р 20, увеличивается в 1,4 раза, т.е. вместо 35 мин составляет 49 мин. Увеличение стойкости резца объясняется перераспределением износа, измеряемого по задней поверхности, Так, максимальная высота площади износа по задней поверхности Из =0,9 мм зафиксирована не у вершины резца, а в месте среза упрочненного поверхностного слоя с максимальной степенью упрочнения. За счет уменьшения износа от указанного места к вершине стойкость резца повышается. Экспериментальные исследования свидетельствуют об увеличении износостойкости деталей по необрабатываемым упрочненным местам ориентировочно на 35/о. Предлагаемый способ обеспечивает повышение усталостной стойкости тонкостенных и тонких деталей; упрочнение поверхности при полном сохранении размерной точности и геометрической формы; упрочнение деталей из мягких металлов, а также покрытых слоем мягких металлов, например омедненных; увеличение производительности процессов деформирования за счет увеличения скорости деформирования и, со834159 Формула изобретения Составитель А. Денисова Редактор М. Ткач Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши Заказ 40 О/49 Тираж 618 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4ответственно, уменьшения усилий деформирования; повышение эффективности резания с опережающим пластическим деформированием при минимальной глубине резания вне слоя упрочнения (работы резания уменьшаются в среднем на 20%); применение локального изменения упрочнения поверхностного слоя. Способ поверхностного упрочнения металлических изделий путем многократного поверхностного деформирования в различных направлениях, отличающийся тем, что,с целью повышения степени упрочнения поверхностного слоя при одновременном резупрочнении и повышениипластичности внутренних слоев металла, усилие деформирования дифференцируют по проходам на мень 5 шие по величине и направляют на каждомпоследующем проходе перпендикулярно кпредыдущему с изменением точки приложения усилия на каждом проходе.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Родзевич П. И. и др. Упрочнение деталей металлургического оборудования. М1963, с. 295 - 296.2. Авторское свидетельство СССРМ 443921, кл. С 21 Р 7/10, 1972.