Способ упрочнения плоских деталей с концентраторами напряжений

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 40 В 24 В 39/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИ ЕЛ ВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР,)О 554923, кл. В 24 В 3900, 1975. Изобретение относится к машиностроению, в частности к поверхностному пластическому деформированию (ППД) деталей машин, преимущественно крупных.Цель изобретения повышение качества обработки за счет увеличения сопротивления усталости.На чертеже изображена плоская деталь, подвергаемая обработке.Способ осуществляется с помощью специальных чеканочных приспособлений, например, вибрирующим роликом, или с помощью пневматического молотка с бойковым упрочннтелем следующим образом,Упрочняющий инструмент настраивают на энергию удара, необходимую для обеспечения заданных толщин наклепанного слоя, и соответствующим рабочим органом наносят последовательно удары по поверх(54) СПОСОБ УПРО 1 НЕНИЯ ПЛОСКИХ ДЕТАЛЕЙ С КОНЦЕНТРАТОРАМИ НА. ПРЯЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к мапицостроению, в частности к поверхностному пластическому деформированик деталей машин, преимущественно крупных. Целью изобретения является повышение эффектцвцсти 1 прочцения за счет увеличения сопротивлсция усталости. Г 1 осле поверхностного пластического деформирования поверхности, обрцзукщей концентратор напряжений, деталь цодвергакт дополнительному поверхностному пластическою деформцроваццю цо боковым поверхностям на глубину 0,095 О, толщины детали в зоне, прилегающей к концентратору напряжений. Режимы операций упрочнения по концентратору и боковым повер.ностям взаимосвязаны и оцределяктся по приведенным математическим зависимостям.ил., 1 табл. ности, образующей концентратор,перекрытием отпечатков. Тем самым осуществляется ППД поверхности, образунщей концентратор, на толгцину наклепанного слоя . Затем таким же образом наносят удары сначала по одной, а затем по другой (или по обеим одновременно) боковым поверхностям в зоне, прилегающей к концентратору напряжений. Причем граница образующей зоны упрочнения должна отстоять от поверхности концентратора на расстояние, не меньшем 2,5 Ь.Толщина наклепанного слоя, созданного ППД по боковым поверхностям, обеспечивается при этом в задаваемых пределах 0,025 0,10 толгцины детали. Такой комплекс технологических операций и параметров их выполнения обеспечивает достижение эффективной зоны влияния сжимающих3остаточных напряжений нд необхо;1 имую глубину 5. Назначение конкретных величин технологических параметров и эффективность применения цредлдгдемого способа иллюстрируется примером.Пример. Подвергают уцрочнению и исцы тывают на уста.1 ость плоские образцы толщиной 65 мм, форма и размеры которых показаны на чертеже. Образец моделирует концентрацию напряжений в скобках рамных станин гидропрессов. Мдгериал образцов стали 25 БФс (О 2)сД ( О 18 с 1, 0,70 о Мп, 0,13 О 4 х 1, 0,15 У, 0,10)( х)Ь 0,017 " Се, 6,=60 МПа, 6 =338 МПа, с)=36 ОЯ, ЧУ=64,0, ) . Исц Тыв 11 ют образцы без упрочнения (ссрия 1), упрочненные только цо боковым поверхностям (2), упроцненные только цс гдлтели (3), хнрс ценные комбинированным способом вначале ц боковым цо 13 ерхностял 1, а:ятем цс гдл гели, т.е. в после;3 овдтельнскти, обратной предлагаемой (4), оордзпы упроцненные но прсллагдемому снссссх и в сснтветстви и СО ВСЕМИ ЦРЕДЛДГДЕМЫМИ НаРДМЕтРаМИ ЛЦРс 1- нения (5), д также рял серий сбр 1;цсв с у 1 роц нс нис м но )сж 13 мсл 1, от;1 ик) ц(13 м с 51 от предлагаемых.Параметры упрочнения образцов серии 5 в соответствии с предлагаемыми в;1 днном решени и выби рдлись следу кшим с)сра 31 м.Высота образца Ь=75 мм. Следоятсльно, зснх эффективного влияния сжимдкщих сктатоцны.с напряжений следует обеснеци гь нд глхбицу сЬ=0,05 75=3,75 л)л 1 11 сккольку лабораторные испытания могут быть ги шслнены только нд образпдх отшсительно цеоольших размерв, то созланис Исбхо- ЛИМОЙ Л,Я ЦИХ тоЛНИНЫ НакЛЕПДццото СЛОЯ (3,75 мм) технически возможно. Одндкс эти И С Н ЫТ Д Н И 51 Ц Д Н Р 1 В.1 С Н Ь Н С Л 1 С)ДСс 5 И Р Са Н И С процессов, сснтвслгствукших крупным лстдлям. Поэтому согласно цреллдгселслх способу, величины 5=3,75 мм уменьшают в и раз, в сснгветствии с принятой толщиной ндклецднного слс)я цо боковым поверхностям (Ь) ., сля исцытдний значения сааб в нриняты равными 0,05 и 0,1 тслцины лета,и, т.е.3,25 и 6,5 мм. По предлагаемой здвисимскти параметры и соответственно равны 1,1 и 1,2, гле отш)сительный грдлиент 6 определяется по формуле,З - 0 )3 ммК гле К=10 мм - радиус гдлтели.Соответственно параметру и ирины значения толшин наклецацного слоя о, Граница наклепа по боковым поверхностям отстоит от концентратора на 2,5 с 5 (1=с),3 мм,см. чертеж).Усталостные испытания проводят нд усталостной машине УП 50 резонансного типа по схеме чистого изгиба (нагружс ние изгибаюцими моментами М). База испыта 40 Фирму,)и и:)бретения 45 50 55 10 15 20 25 30 35 ций О млн. циклов. Результаты испытании нривс лены В таб,1 и 1 и.Дснслцитесьно к испытаниям образцов, провс,сенным в примс ре, выполнены усталсктные исси,Тания таких же образцов, но с гдлтельк) К=З мм, для проверки эффективности упрочнения цри деформировднии по боковым цовепхностял 1 на нижнем уровне Бх,в = 0,025. Более острая галтель взята потому, что столь млые значения Ь; в проявляются только при больших градиентах напряжений. В слхчае К=З мм, 6-= 2,3,3 0,767 мм величина и, определяемдя Н) приведенной зависимости, составляет и 1,4. Тс)гда при уцрочцении по галтели тол цинд накле)днного сг 1 я принята 3,75/1,4= =2,67 мл 1, д цо боковым новерхностям 1,63 мм.1 рдцицы зоны ндклепа на нрсжнем расстоянии , - 2,53,75 - 9,3 мм. Устдлсктцые испытшия цокдзывакт, цто црлел выносливости цел црцннных образцов составляет 65 МПа, упроццнньх но способу-цротстину (только по гс,те)и на то)Н 1 ицх наклецанного слоя 3,75 мм) 110 МПд, упрочцецных по црел,1;1;елслЛ способу 10 МПа, но в эгом случае наблн),1 дются разрушения внедлге.и, т. е. лостигдется полная нейтрдли.япии концентрации напряжений.аким ссразом, лкдзднд эффективность црилцнения наклепа по боковым поверхносгям нд величину с 5,г/ь==0,025. Меньшее знацс нис ссфв применять нс слелует, тдк как стсхь острых концентрдторов напряжений, цри ксторых бы проявилась роль малых а,в, в рсальцых конструкциях не бывает, д цри умеренной концентрации напряжений величины Ьфв(0,025 эффекта практически це лают.Предлагаемое изобрстение позволяет довысить эффективность упрочцения за счет увеличения сопротивления усталости круп. ных,етсле). При этом требуотся стноситег 1 нс малье энерпзатраты. Способ упрочнения плоских деталей с концентратрами напряжений, при котором осуццствляют обработку поверхности концентратора напряжений поверхностным пласгицеским деформированием и леформирование цс боковым поверхностям в зоне, прилегающей к концентратору напряжений, при этом осуцествляют наклеп ца заланнук) глубину 5, ст,1 и ающийея тем, что, с цсх 1 1 н)вышения качества обработки за счет увеличения сопротивления усталости, леформирование цо боковым нсверхностям осу. шествляют после леформирования поверхности концентратора напряжений на глубину 0,025 0,1 толНины детали на расстоянии от поверхности кснцснтратора, не меньшем 2,53), причем деформирсв 1 Иие поверхности концентратора напряжений производят на глубину, оцрелеляемую из выражения1504059 Предел выносливости, МПа Условия проведенияупрочнения Примечание 125 140 135 155 поверхностям,затем по галтели (противопо 135 галтели, затем по боковым по 155 Случаи разрушения вне концентратора расстоянием границы наклепанной зоны от концентратора1=7,5 (2 о)1=8,4 мм(2,258) 140 140 Зарождение трещинывне зоны наклепа где и - показатель степени уменьшения глубины наклепанного слоя за счет пластического деформирования по боковым поверхностям, определяемый по формуле 1. Без упрочнения 95 2. Упрочнение побоковым поверхностям9=3,25 мм(0,1 Ь)3. Упрочнение погалтели (прототип)Юк =3,4 ммБ=З, 1 мм6=3,75 мм 4. Комбинированноеупрочнение вначале по боковым ложно предлагаемому) к =31 мм 8 б=6,5 мм 5. Комбинированноеупрочнение по верхностямЬ к. = 34 мм8 д=6,5 мм (0,18)заявке (1=9,3)с уменьшенным п=1+1,66 (1 - 5 бс/М)(66+1)66 бю/8,где 6 относительный градиент напряжений у концентратора напряжений,б - глубина наклепанного слоя при деформировании по боковым по. верх ностям; О - толщина детали.1504069 ВНИИПИ Государственного комнтета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно.издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101