Способ упрочнения поверхностей изделий из титановых сплавов

СОГОЗ СОВЕ ТСКИХСОИАЛИСТИЧГСКИХРГСПУВЛИК 16573(.с 1) В 23 Н 9 0 ГОСУДАРСТВЕННЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕ 1О ГКРЫТИЯМ аоиовзнм И.ф" .,ВЗИЕБРЕТЕ ВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬС очности и виях и одздеиствия кратных н температура Способ легированиенои мощнос70 кВА/смпластическо я 5 тн- повышение равно- и снижение шерохоченного на мощных онного легирования, тик конструктивной ле про- атыводится приваемой пове еспечивае нных и зат ро 2 3) 4628601/08(72) М.Г.Фрейдлин, А.М,Легкодух, А,Л,Гавзе, П.М. Ко рота ев и И, К. Ивойло в(56) Дегтярь Л,И. и др, Влияние электроискрового легирования на усталостную прочность валов, Электронная обработкаматериалов, вып, 3, 1974, с, 32 - 36.(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поверхностного упрочнения изделий изтитановых сплавов. Цель изобретения - повышение качества упрочняющего покрытияи увеличение конструктивной прочности изделий из титановых сплавов, имеющих фору тел вращения, Способ включает лектроэрозионное легирование с удельной Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поверхностного упрочнения электроэрозионным легированием с последующим пластическим деформированием изделий из титановых сплавов, имеющих форму тел вращения, работающих в условиях фрикционного контакта и воздействия ударных и циклических нагрузок.Цель изобретениямерности по толщиневатости покрытия, полурежимах электроэрозиувеличение характерис мощностью тока короткого замыкания 5 - 70 кВ А/см и последующее поверхностноегпластическое деформирование. Электроэроэионное легирование проводят при окружной скорости обрабатываемой поверхности 110 - 780 мм/с, а поверхностное пластическое деформирование осуществляют обкатыванием роликами или шариками с относительным удлинением поверхностного слоя Р =- ( - В)/В 100=,ь, равным 0,3 - 1,0, При этом произведение относительного удлинения к на кратность деформирования М находится в пределах 6 - 30, где М = ВК/5; В - ширина канавки (мм); оставляемой деформирующим элементом на поверхности изделия при деформировании без подачи эа 5 или более оборотов; - длина образующей профиля канавки (мм); Я - осевая подача на один деформирующий элемент (мм/об); К - число проходов деформирующего инструмента. 1 табл,делии с покрытием в усл как знакопеременных, та агрузок при обычных и н х. включает электроэрозио на мощных режимах с удью тока короткого эамыкании последующее поверхносе деформирование.эрозионное легирование окружной скорости обраб рхности 110 - 780 мм/ст изменение Формы расп вердевших в процессе левания микрообъемов металла, сопровождающееся увеличением площади их поверхности и выравниванием по толщине, повышением равномерности покрытия и снижением высоты неровностей профиля. Кроме того, увеличивается скорость затвердевания расплавленных микрообъемов, что предотвращает выделение и укрупнение хрупких структурных составляющих, образующихся на мощных режимах легирования. В покрытии сокращается количество пор и микротрещин и увеличивается его пластичность,Повышение окружной скорости (выше 780 мм/с) приводит к уменьшению толщины слоя покрытия и снижению его несущей способности в трущихся узлах. Последующее поверхностное пластическое деформирование полученного покрытия, проводимое обкатыванием роликами или шариками осуществляют с относительным удлинением поверхностного слоя е = 0.3 - 1,0 при величине произведения относительного удлинения е на кратность деформирования М в пределах 6 - 30, что обеспечивает существенное уменьшение шероховатости поверхности и увеличение конструктивной прочности изделий в условиях воздействия как циклических, так и однократных статических и динамических нагрузок при сохранении высокой стойкости деформирующего инструмента,При этом, когда величины я и произведения е,1 ч превышают верхние границы указанных значений, ухудшается шероховатость поверхности покрытия, что сопровождается ростом параметра Ка выше 10 мкм,Относительное удлинение поверхностного слоя вычисляется по формуле- Ве = - 100 ,Вгде В, мм - ширина канавки, оставляемой деформирующим элементом на поверхности изделия при деформировании без подачи за пять или более оборотов, обеспечивающих стабилизацию размера канавки;1, мм - длина обращующей профиля канавки,Для деформирующего элемента, имеющего форму ролика (шарика) с продольным радиусом В ВлР агсз 1 п -281= ----90Для ролика, имеющего коническую или цилиндрическую форму с образующей, составляющей угол гт с обрабатываемой поверхностью, и деформирующим радиусом К 2 ) В - В1= -+ -180 сов аЮ - в сои а К5г а= агсып - ьо а + - В ьп гг (2 Р - в ып а) - вп аяв: вваааава ваааГвв - Вааа).По величине к и, соответственно, шири 10 не канавки производится выбор усилия деформирования.Осевая подача инструмента определяется заданной величиной произведения относительного удлинения к и кратности15 деформирования М,В Кгде Й = -55 - осевая подача на один деформирующий элемент, мм/об;20 К - число проходов деформирующегоинструмента,Для инструмента с числом деформирующих элементов осевая подача инструмента5 п вычисляется по формуле25 5 п=7 Й 5,где и - кинематический коэффициент,зависящий от схемы обкатывания.Определение параметров деформирования укаэанным способом позволяет вы 30 брать режим и обеспечить оптимальнуюодинаковую интенсивность деформациипри обработке изделий различного диаметра деформирующими элементами различной геометрии,35 П р и м е р. Упрочнению подвергаютсяцилиндрические детали диаметрами 8 и 40мм из титанового сплава ВТ 3-1, ЭЭЛ электродами из твердого сплава марки ВК 8 сечением 50 мм осуществляется на40 механизированной установке ЭФИА порежиму, характеризующемуся напряжением холостого хода Ч = 19 В, током короткого замыкания 1., = 132 А (удельнаяКВ Амощность 5 ).смПластическое деформирование проводят обкатыванием деталей на токарномстанке с использованием одношарикового(при нагрузке 294 Н) и трехроликового приспособлений (при нагрузке до 8820 Н) с пружинным упругим элементом. Профильныйрадиус роликов и их диаметр составляютсоответственно 5 и 30 мм, диаметр шарика5 мм,Шероховатость поверхности деталейизмеряется на профилографе-профилометре, Толщина слоя покрытия измеряется нашлифах с использованием микроскопаМИМ. Обрабогснные детали диаметром 8мм испытываются на динамический изгибна копре типа МКпри температурах20"С и -193"С и на статическии изгиб наиспытательной машине типа ИМАИспытания на износостойкость деталей 5диаметром 40 мм в паре трения с подшипниковыми вкладышами из бронзы БрАЖ 9-4проводят на машине типа МИ с непрерывной подачей смазки МСв зону тренияпри постоянной скорости скольжения 0,46 10м/с,Перед испытанием образцы прирабатываются при нагрузке 274 Н до образованияпостоянной площадки контакта.Во время испытаний нагрузку повышают ступенями через равные промежуткивремени, соответствующие 22 тысячам оборотов ролика. До и после испытания на ступени нагружения проводят взвешиваниедеталей и сопряженных вкладышей на аналитических весах АДВМ. По отношениювесовых износов к площади поверхноститрения и пути трения рассчитывают интенсивности изнашивания деталей и вкладышей. 25Относительная износостойкость деталиопределяется как отношение интенсивности изнашивания детали без покрытия к интенсивности изнашивания детали спокрытием. Аналогично определяется относительная износостойкость сопряженныхвкладышей,Результаты испытаний приведены втаблице,Для всех пар трения, содержащих детали, упрочненные по предложенным режимам, давление заедания н", ниже 20 МПа Впарах трения, содержащих детали, упрочненные электроэрозионным легированием при окружных скоростях, превышающих 780 мм/с, или детали, обкатанные с превышением величины одного из следующих параметров - относительно удлинения поверхностного слоя1,0 или произведения к М = 30, давление заедания менее 16 МПа.Фоомчла изобретенияСпособ упрочнения поверхностей изделий из титановых сплавов, имеющих форму тел вращения, включающий электроэроэионное легирование с удельной мощностью тока короткого замыкания 5 - 70 кВ А/смг и последующее поверхностное пластическое деформирование. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества покрытия и конструктивной прочности упрочненных иэделий, электроэрозионное легирование проводят при окружной скорости обрабатываемой поверхности 110 - 780 мм/с, а поверхностное пластическое деформирование осуществляют обкатыванием с относительным удлинением поверхностно 1 - Вго слоя г, = -- 100, равным 0,3 - 1,07 ь, при этом произведение относительного удлинения с на кратность деформирования й находится в пределах 6 - 30; где й = (В К)/5;В - ширина канавки, оставляемой деформирующим элементом на поверхности изделия при деформировании беэ подачи за 5 или более оборотов,мм;1 - длина образующей профиля канавки, мм;Я - осевая подача на один деформирующий элемент, мм/об;К - число проходов деформирующего инструмента.Ф лн и сч и т о н сч лл гт с.т о 1 т Ф Гст в сс ац вкхе о3 гц1 Еа .1 в Ц1Ок с1 е т1 а ае аф г. Е вес.т л о л - .т о о гт гл гт ЕгФ,лл гтч 4 гт о дгс 1аг, о ц к О О а о сч гт,о О - ,о о,о оо о - - о о о - о о о о 1 ЕГЕЦЕ Йо аскс о а О еЕа ок к ва ц с 1 т .т о о о а о ооо а о п, с к С Е. 111 1 1 Я 1к в 1 1Ес ЕЕ й11 ККИР Е11 1 ССК 11ецаасф 1с - Г"к д т1 ццдес с оЕо осео тев йс гевое 1 вевоОек 1 сост.-тс1к