Способ упрочнения металлов

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 110178 (21) 2569782/25-27 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Научно-проиэводственное объединейие по технологии машиностроения ЦНИИТИАШ(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ Изобретение относится к области упрочнения металлов поверхностным пластическим деформированием.Известен способ упрочнения металлсв, заключающийся в том, что поверхностный слой металла деформируют движущимся относительно него инструментом, деформирующая поверхность которого характеризуется исходной конфигурацией фронта деформирования 1. Однако известный способ не дает воэможности достигать эначительной степени упрочнения при относительно небольших усилиях деформирования Это существенно сужает область применения данного способа, например при упрочняюще-чистовой обработке закаленных сталей. Для осуществле" ния укаэанного способа необходимо создавать специальные устройства для взаимосвязанного иэменения, ряда технологических параметровпроцесса (рабочего давления и подачи инструмента), что увеличивает экономические затраты. Кроме того, известный способ обладает ограниченной производительностью. Цель изобретения - снижение эат;- рат, улучшение качества обработки иповышение производительности.Поставленная цель достигаетсятем, что в процессе деформированияповерхностного слоя металла изменяютконфигурацию фронта деформированияв направлении обработки, обеспечиваясоответствие участкам обрабатываемойповерхности с максимальным упрочне".нием вогнутой кривой Фронта деформи"рования с максимальной кривизной,а участкам с минимальной степеньюупрочнеиия - выпуклой кривой Фронтадеформирования также с максимальнойкривйэной.Сйособ осуществляется следующим.образом,На упрочняемой поверхности выделяют зоны с различной степенью упрочнения, Составляют зависимость тре-буемой степени упрочнения от конфигурации деформирующей поверхностиинструмента, обеспечивающей ее достижение, программу иэменения конфигурации Фронта деформирования от перемещения инструмента и задают ее в соответствующее устройство. Назначаюттехнологические параметры упрочиеиия,.744043 Увеличение.твердостиЬ НВ Поверхностная твердость,НВ Конфигурация фронта деформирования в направлении перемещения инструмента Точки замера,Висходная максимальная 217 209 ВогнутаяНкр.=10 ммВыпуклаяНкр= 15 мм 115 .119 120 116 117 10290 37 36 36 157 152 153 1 2 3 В таблице приведены результаты испыт аний .Для достижения той же,степени упрочнения известным способом тре" буется создание на участке эоны А рабочего давления не менее Р ЮО 1200 мН/м , а на участке эоны В неменее Р1000 мН/мТаким образом, заданная степеньупрочнения по предлагаемому способу достигается при усилиях на 20-25 е 5 меньших, чем известным способом,с которые остаются неизменными в про- дисковый кулачок 3, профиль которого цессе обработки. В процессе упроч- имеет переменную конфигурацию с заданняющей обработки изменяют в соответ- ной- крйвиэной. К профильной поверхствии с заданной программой геометрию ности кулачка 3 пружинами 4 через под" деформирующей поверхности инструмен-вижные упоры .5 поджимаются деформируюта в направлении обработки. щие элементы 6 (ролики, шарики), конНа фиг. 1 изображен фронт деформи- тактирующие с опорной плитой 7, предрования при упрочнении поверхностным назначенной для передачи рабочего давпластическим деформированием по пред- ления на обрабатываемую .поверхность лагаемому способу; на фиг. 2 - сече- детали 8 с требуемым усилием . иие А-А на фиг. 3; на фиг. 3 - сече- Для упрочнения используются плосиие Б-Б на фиг. 2. кие образцы размером 20 х 100 х 300 мм изПо предлагаемому способу управление горячекатанной стали 10 ГОСТ 1030-60 упрочнением осуществляют изменением с исходной шероховатостью по 5-му конфигурации фронта деформирования в классу и исходной твердостью 110-120 направлении перемещения инструмента НВ, По длине образца требуется получить 8, Например, в случае создания вог-15 две эоны с различной степенью упрочнутого Фронта (см. позицию А на . нения. Зона А длиной 120 мм с тверфиг. 1) волна деформируемого метал-. достык не менее 210 НВ, зона В длила распространяется концентрируясь, ной 180 мм с твердостью не менее фокусируясь в локальной области пе НВ./ ред инструментом. При этом сталкива - Дпя достижения поставленной цели ются пластические течения металла в процессе движения устройства в напраэличных направлений, и деформиро- равлении подачи 8 (см. Фиг. 3) при по- ванный металл в этой области нахо" ворачив анин кулачка 3 по з аданной продится в условиях многостороннего грамме с требуемой скоростью; подпрусжатия, что, приводит к возрастанию 25 жиненные деФормирующие элементы б интенсивности и степени деформацион- воспроизводят профиль кулачка 3 и ного упрочнения металла в этой облас- соответственно его вращение, изменяти. С увеличением кривизны фронта ют конфигурацию фронта деформировадеформирования возрастает и степень ния в направлении перемещения устрой. деформационного упрочнения металла ства так, что на участке зоны А соэЬур до Ьудр, П 1 аХ . В,случае создания ЗО дают выпуклую конфигурацию фронту выпуклого фронта деформирования (см. деформирования с радиусом кривизны позицию В на фиг. 1) с увеличением Икр =15 мм, а на участке зоны В созкривиэны все более облегчаются ус- дают вогнутую конфигурацию фронта ловия распространения крайних, слоев деформирования с радиусом кривизны металла по Фронту деформирования. Икр 10 мм. Остальные параметры уп- В результате этого ослабляется напря- фрочнения остаются постоянными макженность поля деформирования и в сред- симальное давление Р= 800 мН/ма них слоях и, таким образом, вся зо" подача Я = 0,06 мН/об, скорость на сопряженного с инструментом ме- Ч 60 м/мин, охлаждение - машинное талла получает уменьшенное деформаци масло. Эффект упрочнения оценивается онное упрочнение Ьуп.щи. по приросту твердости Ь НВ, котораяУстройство, осуществляющее предла- измеряется по продольной осевой лигаемый способ, состоит из кОрпуса 1, нии образцов в трех точках каждой в котором на валу 2 устанавливают зоны упрочнения.Это позволяет высокоэффективно управлять степенью и распределением упрочнения по обрабатываемой поверхности., не прибегая к изменению других технологических параметров (скорости, усилия деформирования), что, в свою 5 очередь, расширяет технологические воэможности способа и позволяет с высоким качеством и производительностью упрочнять тонкостенные и мало- жесткие детали, а также обеспечивать высокую эффективность процесса при упрочняюще-чистовой обработке закаленных сталей.Применение предлагаемого способа позволяет повысить степейь упрочне" ния и качество поверхностного слоя, увеличить производительность процесса и снизить экономические затраты.Формула изобретенияСпособ упрочнения металлов, заключающийся в том, что поверхностный слой металла деформируют движущимся относительно него инструментом, деформирующая поверхность которого характеризуется исходной конфигурацией фронта деформирования, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с. целью снижения экономических затрат, улучшения качества обработки и повышения производительности, в процессе деформирования поверхностного слоя металла изменяют конфигурацию фрон" та деформирования в направлении обработки, обеспечивая соответствие участкам обрабатываемой поверхности с максимальным упрочнением вогнутой кривой фронта деформирования к максимальной кривизной, а участкам с минимальной степенью упрочнениявыпуклой кривой фронта деформирования также с максимальной кривизной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР В 375169, кл, В 24 В 39/00, 1973.7440"43,Фж 3 Составитель А. Быстрованенко Техред Р, Олиян КоРРектоР Н. Стец длисное тирли 60 Еосударственного коьщтета Сам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб.,4/5 илиал ПП Редактор В. РоЗаказ 3770/6 ЦНИИПИ по дел 113035, М