Способ упрочнения деталей типа тел вращения

,БО 123593 1/06 1/09 1)4 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ преобразователем и праллельно оси вращенл и ч а ю щ и й с я мещаемых и о т ет 9 21В.Л,СенюкЪков ем, ч це- вечлью повышения циклич ности и качества пов кои дол хности,ишную уд дополнит о упрочнению деМашиностроение,1-157. явз и пове относитрасстоян роени НЕНИЯ ДЕТАЛЕЙлючающий силоУПРИЯ- минимальное расстояни крайнего дополнительн ударника;- диаметр упрочняемой д- глубина отпечатки оснаботку поверхносра ударников, на контакте с обраб одяали; ного тыв ударника и ультраз ым СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) СПОСО ТИПА ТЕЛ ВРАЩЕ вую ударную об при помощи наб щихся в прямом емой поверхнос водят последующую фи обработку при помощи ударников, колеблющи между преобразовател тью детали и смещенн основных ударников нхэГ-япроиз рную ель ных ре хносельно ие123Изобретение относится к упрочнению поверхности при помощи виброобработки и может быть использовано для повышения циклической долговечкости новых .деталей, а также деталей, восстановленных методом электродуго. вой наплавки: валов, пальцев, штырей и других деталей типа тел вращения.Цель изобретения - повышение циклической долговечности и качества.На фиг.изображена схема упрочнения вала с использованием ультразвукового ударного инструмента, содержащего пять рядов ударников; на фиг. 2 - один из вариантов расположе ния ударников, причем обеспечивается перекрытие отпечатков рядов нри перемещении инструмента в направлении, параллельном оси вращения детали (М - диаметра ударника), направление перемещения показано стрелкой; на фиг. 3 - схема с указанием величин, использованных при выводе соотношения, позволяющего определить минимальное расстояние между центральным и периферийными рядами ударников, исходя иэ диаметра упрочняемой детали и глубины отпечатков, где Э диаметр детали (О = 2 К)з- глубина отпечатков, оставляемых ударниками основного ряда, х - минимальное расстояние между основным и периферийными рядами, обеспечивающее отсутствие прямого одновременного контакта ударников периферийного ряда с выходным торцом ультразвукового преобразователя и упрочняемой поверхностью.Ультразвуковой ударный инструмент, содержащий пять рядов ударников, включает упрочняемую деталь 1, вьгходной торец 2 ультразвукового преобразователя, основной ряд 3 ударников и периферийные ряды 4 ударников (ударники показаны схематично),Сущность изобретения состоит в том, что часть ударников располагают в ряд, который ориентируют в плоскости проходящей через ось вращения детали, Остальные ударники, которые также могут быть расположены рядами, смещают на различные расстояния относительно этого основного ряда в направлении касательной к обрабатываемой поверхности, проведенной перпендикулярно оси вращения детали. Расстояния от центрального ряда выбираются такими, чтобы отпечатки соседних ударников или ряцов при пе 5932 2ремещении преобразователя в направле.нии, параллельном оси вращения детали, перекрывались. Минимальное расстояние между основным рядом и край 5ним (периферийным) ударником или ря,цом ударников, диаметр упрочняемой,цетали и глубину отпечатков, определяемую требуемои амплитудой ультразвуковых перемещений на выходе преобразователи, свнзмвают соотнесаннамхн -О Г - К,где х - минимальное расстояние междуосновным рядом ударников икрайним ударником или рядом5 ударников;0 - диаметр упрочняемой детали;с - глубина отпечатка ударникаосновного ряда.При указанном расположении основной ряд ударников во время обработки находится в прямом одновременномконтакте с выходным торцом ультразву.кового преобразователя с одной стороны и обрабатываемой поверхностьюс другой стороны. Производимая имобработка упрочняет материал изделияна максимально возможную глубину. Такая обработка сопровождается обраэозанием отпечатков, глубина которых1 зелика и определяется амплитудойультразвуковых колебаний преобразова.теля и прочностью обрабатываемогоматериала Упрочненный таким образомучасток поверхности, перемещаясь поокружности в процессе вращения детали, подвергается последовательно обработке каждым следующим рядом ударников и достигает периферийного ряда, Перемещение по окружности сопровождается увеличением расстояния от40рассматриваемого участка до плоскости выходного торца преобразователя.Если. расстояние между осевым ипериферийными рядами удовлетворяетприведенному условию, ударники пери 45ферийнсго ряда не могут находитьсяв прямом одновременном контакте сультразвуковым преобразователем иупрочняемой поверхностью. В этом слу.чае импульс силы, передаваемый выход.ньпм торцом преобразователя ударнику,трансформируется последним в перемещение по инерции в направлении к поверхности изцелия, Соударение с поверхностью при отсутствии прямогоконтакта преобразователь - ударникизделие сспровожцается ее микропластической обработкой, Интенсивностьпластического деформирования (ГД)3 12359в этом случае ниже, чем при прямойконтактной обработке, Снижение интенсивности ПД определяется, в основном, длиной пути, проделанного ударником под действием инерции, Расположение рядов ударников может бытьсимметричным по отношению к основному ряду. Это позволяет реализоватьобработку вне зависимости от направления вращения детали. 1 ООписанная ультразвуковая бомбардировка изделия и обеспечиваемая еюмикропластическая обработка его поверхности гарантируют получение сжимающих остаточных напряжений поверхностного слоя и в 5-10 раз уменьшаютнеровности на обработанной поверхности,Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет вести ультразвуковую ударную обработку привысоких амплитудах ультразвуковыхперемещений на выходе преобразователя, достигая большой глубины упрочнения, и сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое изделия пришероховатости обработанной поверхности не более К (20-40). В конечном итоге применение предлагаемогоизобретения обеспечивает повышениециклической долговечности изделийпри сокращении времени и упрощениитехнологии их изготовления.П р и м е р. Упрочняют вал из ста.ли 20 диаметром 100 мм, восстанов 35ленный наплавкой коррозионно-стойкойсталью марки 08 Х 20 Н 9 С 2 БТЮ. Необходимая глубина упрочненного слоя обес.печивается амплитудой колебаний навыходе ультразвукового преобразователя, равной 20 мкм. Упрочнение науказанной амплитуде приводит к образованию на поверхности изделия(сталь 08 Х 20 Н 9 С 2 БТЮ) отпечатков глубиной 100 мкм.Вариант Е, В соответствии с рекомендованным соотношением находятминимальное расстояние между основным и крайним (периферийным) рядамиударников х = хо Г- Г = б 32 ху50х 10 э (м).Для инструмента с симметричнымрасположением относительно основногорасположения рядов минимальное расстояние между двумя периферийнымирядами (2 х) составляет около 12,6 мм,32 4С точки зрения конструктивного исполнения этому случаю соответствуетнабор, содержащий семь рядов ударников диаметром 2,0-2,5 мм,Упрочнение наплавленного валапри указанной высокой амплитуде перемещений на выходе ультразвуковогопреобразователя (20 мкм) наборомударников, размещенных по предлагаемому способу, при расстоянии междупериферийными рядами не менее 12,6 мкмпозволяет повысить циклическую прочность до уровня, соответствующего100-1207. циклической прочности основного металла. Чистота упрочненнойповерхности не хуже К 20.Вариант ЕЕ. Обработку производятна том же режиме, набор содержит триряда ударников, расстояние междукрайними рядами 5,5 мм (отличаетсяот рекомендованного более, чем в двараза). Циклическая прочность повышается до уровня, соответствующего 807.циклической прочности основного металла. Чистота поверхности К (80-100)Вариант ЕЕЕ. Снижаем амплитудуперемещения на выходе ультразвукового преобразователя до уровня 8 мкм,обеспечивающего при использованиинабора с одним (основным) рядом ударников получение поверхности с чистотой К 20. Производим обработку набором, содержащим один ряд ударников.Циклическая прочность повышается доуровня, соответствующего 603 циклической прочности основного металла.Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения определяется повышением циклическойдолговечности деталей, подвергающихся упрочнению после наплавки иродлением срока их безремонтной эксплуатации, упрощением технологии изготовления деталей, подвергающихсяупрочнению с целью повышения их циклической долговечности и сокращениемпродолжительности изготовления деталей, подвергающихся упрочнению. Использование изобретения на ремонтных предприятиях поможет решить проблему обеспечения ресурса при вос. становлении наплавкой деталей, эксплуатируемых в условиях знакопеременных циклических нагрузок и коррозионных сред.,Дерба дак Заказ 3062 одписн НИИ Д ф роизв РсиоЮ- ной ряд ель Л,Кулемин.Олейник Тираж 552ПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 35, Москва, Ж, Раушская наб енно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,