Способ обработки деталей

(2 (2 (4 Русак ам литья А ельство СССР/00, 1976.едование ианения останых констльтраэвуко.дис., ИЭСс. 8-17ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1) 3389408/22-022) 25.01.826) 15.0883, Бюл. Р(71) Институт проблеинской ССР(56) 1. Авторское свиде9 637232, кл. В 23 Р 22. Зубченко О.И. Исслразработка способов устрточных напряжений в сваррукциях вибрационным и увым напряжением. Авторефим. Патона, Киев, 1974.(54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕИ,включающий вибрацию деталей при резонансных частотах отдельных частейдеталей, отличающийсятем, что, с целью снижения уровняостаточных напряжений и стабилизациразмеров, в процессе вибрации производят намагничивание деталей до ве"личины, соответствующей 0,65-1,0магнитного насыщения материала деталей.5 10 15 20 Р 25 зо 35 40 45 50 55 ЬО Ь 5 Изобретение относится к машиностроению и литейному производству,в частности к вопросу уменьшенияуровня остаточных напряжений и стабилизации размерной точности деталей и конструкций,Известен способ снижения остаточных напряжений в деталях, включающиймногократное статическое нагружение,в котором полную разгрузку после. каждого напряжения производят завремя, не менее чем в 10 раз меньшечетверти периода собственных колебаний детали с наибольшей амплитудойЕ 13 .Однако снижение напряжений происходит только в местах максимальныхнагрузок согласно эпюр нагружения ирелаксации напряжений и стабилизация размеров деталей происходит медленно.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способвибрационного нагружения деталей врежиме резонансных частот отдельныхчастей деталей 2.Однако применение только вибрационного нагружения в резонансныхчастотах отдельных частей деталейдаже при большой длительности нагружения не позволяет значительно снизить уровень остаточных напряженийи, в результате этого, не удаетсяполучить необходимое уменьшение деформации деталей в процессе их эксплуатации. Это связано с тем, чтосуммарные напряжения не достигают,величин, близких к пределу текучестиматериала.Цель изобретения - снижение уровня остаточных напряжений и стабилиза,ция размеров.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу обработкидеталей, включающему вибрацию деталей при резонансных частотах отдельных частей деталей, в процессе вибрации производят намагничивание деталей до величины, соответствующейО, 65-1,0 магнитного насыщения мате-,риала деталей.При отсутствии магнитного полятермодинамически устойчивым состоянием ферромагнитного материала является то, при котором он разбивается на отдельные малые обЪемы - об-.ласти самопроизвольной намагниченности (домены). Ферромагнитный материал представляет собой конгломерат множеств таких областей, каждаяиз которых намагничена до насыщенияв некотором ндправлении, обычно отличном от направления намагниченности в соседних областях, а результирующая 1 или векоторная)сумма всех намагниченностей областей равна нулю.В реальных железоуглеродистых сплавах разбиению на области способствуют также магнитная анизотропия, а также структурные и химические неоднородности. Они же обуславливают то обстоятельство, что размеры областей не являются неизменными, а могут в известных пределах изменяться.При приложении к ферромагнетику слабых магнитных полей происходит обратимое смещение границ доменов. На этом участке происходит увеличение объемов доменов, векторы намагниченности которых образуют наименьший угол с направлением внешнего поля за счет .антипараллельно намагниченных доменов. При усилении магнитного поля наблюдаются повороты векторов намагниченности доменов на 90 и 180, что соответствует крутому ходу кривой намагничивания. Изменение намагниченности на этом участке происходит скачкообразно (эффект Беркгаузена). При достижении степени намагничивания 0,65 векторы намагниченности поворачиваются в одну сторону, соответствующую направлению приложенного магнитного поля и находящуюся под углом к этому направлению, В области сильных магнитных полей направление векторов доменов, параллельное между собой, поворачивается по мере увеличения намагни - чивания и становится параллельным приложенному полю.Для обе:печения максимального снижения уровня остаточных напряжений в отливках и конструкциях при их вибрационном нагружении в магнитном поле необходимо, .чтобы намагниченность составляла 0,65-1 от полного магнитного насыщения материала. Вэтом случае векторы намагниченностидоменов поворачиваются в одну сторону под некоторым углом к направлению магнитного поля или при сильныхполях становятся параллельными этомуполю, что обес печив ает подготовкудислокационной структуры к преодолению дислокациями энергетическогобарьера Пайерлса и началу скольжениязвеньев сетки Франка. Это при приложении вибрационных нагрузок обеспечивает интенсификации движения дислокаций, приводит к упорядоточениюмикроструктуры и снижению в деталяхуровня остаточных напряг .ний. Если намагниченность материала меньше 0,65, то векторы намагниченности доменов разворачиваются в одну сторону под определенным углом к приложенному магнитному полю не полностью и это уменьшает эффективность и полноту снижения уровня остаточных напряжений в деталях.П р и м е р. Проводят обработку по способу-прототипу и предлагаемому способу с целью снижения уровня1035074 остаточных напряжениЯ и стабилизации размеров на отливках корпусов червячных редукторов, Корпуса червячных редукторов отливаются из чугуна марки СЧ 21-40. Габаритные размеры отливок 850 х 1070 х 310 мм с преобладаю щей толщиной стенок 15 мм. Черновой , ,вес отливок 115 кгПолученНые при проведении исследований данные приведены в таблице.Режимы 1 и 2 соответствуют спосо бу-прототипу, режим 3 соответствует намагничиванию детали меньше 0,65 от магнитного насыщения материала, а режимы 4-9 соответствуют предлагаемому способу. 15По сравнению со способом-прототи"пом предлагаемый способ снижения Показатели Режимы обработки 23 Величина максимальных остаточ.ных напряженийв отливках,МПа 40,3 39,8 40,4 40,1 39,6 Величина деформации,отливки по диаметру ,630 мм 0,35-0,40 0,40-0,45 0,30-0,35 Ос 18-022 016-0,21 32,6 31,7 23,8 21,2 21,4 100 150 Относительная намагниченность по отношению к магнитному насыщению материала Гс 1000 1100 1250 1700 Гс 1700 1700 0,65 0,59 0,735 Пределы частотывибрационной обработки деталиоб/мин 2650-7020 2640-7080 2620-6940 2600-6910 2580-6880 Гц/с 44,17-117 44-118 Длительность вибрационного нагруже,ния детали, ч 1,0 08 Ою 7 0,6 О, б Величина максимальных остаточных напряжений в отливках после вибрационного нагруже ния, МПа1Напряженности магнитного поля, Э напряжений и стабилизации размеров деталей цоэволяет снизить уровень остаточных напряжений с 31,7-32,06 до 19,1-21,4.МПа и уменьшить величину деформации отливки по диаметру 730 мм с 0,35-0,45 до 0,09-0,22 мм. Кроме того, уменьшить длительность вибрационного нагружения деталей с 0,8-1,0 до 0,6 ч.Таким образом, обработка по предлагаемому способу приводит к снижению уровня остаточных напряжений в .1,7 раза, снижению деформации отливок по основным параметрам в 2- 4 раза (к значительной стабилизации размеров), а также уменьшению времени вибрационного нагружения в 1,3-1,6 раза. 43, 67-115 67 43, 33-115, 67 4 3, 0-1 4 ( 61035074 Продолжение таблицыеее Режимы обработки Показатели гем е ееее е 9ее т ще е7 ( 8 Величина макси-мальных остаточных напряжений в отливках, МПа 40,5 39,8 40,7 40,2 Величина дефор"мации отливкипо диаметру630 мм 1981 20,3 19,8 1985 Напряженности магнитного поля, Э 400 200 450-500 300 1700 1600 1500 1350 1700 1700 1700 1700 Гс 1,0 0,88 0,79 0,94 Пределы частотывибрационной обработки деталиоб/мин Гц/с Длительность вибрационного нагружения детали, ч 0,6 0,6 0,6 0,6 Составитель И. ЛипгартРедактор Л. Авраменко Техред М. Костик ,Корректор В. Бутяга Заказ 5761/23 Тираж 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, МОсква, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Величина максимальных остаточных напряжений в отливках после вибрационного нагружения,МПа Относительная намагниченность по отношению к магнитному насыщению материала Гс 0,15-0,19 0,13-0,18 0,11 0,15 0,09 0,11 2560-6870 2540-6870 2540-6860 2530-6850 42,67-114,5 42,33-114,5 42,33-114,33 42,17-114,17