Способ определения деформации изделий

Союз СоветсиикСоциалистическиеРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ/30 присоединением заявки УЙ Гееудерствеллыб кемите 23)Приоритет Опубликовано 07,06. 81 3) УДК 789е делам наебретен и еткрытнк ллетень йм 21ии 10.06,81 Дата опубликования онис 72) Авт изобр С. Алдошин, А. М, Герчиковбинский и Г. С. Хрупина А. Адоян, О. Ю.К льни Ордена Трудового Красного Знамени экспенаучно-исследовательский институт металлстанков 71) Заяви ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЗДЕЛИЙ 54). СПОС Способ заключается в определении деформации детали при ее изгибе или скручивании от релаксации остаточных напряжений с течением времени. Измерения неплоскостности, непрямолинейности, извернутости, несоосности и т. п. производят периодически через каждые 10- 15 дней вплоть до момента прекращения деформации детали, по полученным данным вычисляют остаточную деформацию, В зависимости от .величины полученной дефор-" мации принимают решение о необходимости назначения такой детали на старение или возможность исключения, этой технологической операции. м о ких ею Та вопр рени етсятехнрукбв д О критеН дос яется сл 1, Бэнач й ха ов блюденияющая вт к исклюры гото тив ытн чению из вых средств. ванне де нию э оме 1зобретение относится к металлургии,енно к способам, применяемым дляи величины деформации металличесзделий, возникающей от релаксациишихся в них остаточных напряжений.кая оценка требуется для решения зса о необходимости проведения стаиэделия.настоящее время этот вопрос решаведущим конструктором и ведущимологом машины или станка, которыеодствуются при этом имеющимся упытом, а также. требованиями,являемыми к деталям по точности Яднако этот способ не имеет четкихриев и поэтому решение специалисительной степени носит субъекы рактер. Наиболее близким по технической сущ-зв ности к изобретению является способ оценки деформации детали с помощью измерения ее коробления в течение длительного времени 2. атками описанного способае дующее.ьшая длительность наыми деталями, достигааев 6-8 мес. приводипроизводственной сфелических изделий и заморачительных оборотныхго, длительное вылежи3 83613 Аб =ь 1 2 К талей не позволяет произвоцить оценку деформации всей номенклатуры цеталей, вследствие чего значительное количество их необосновано назначается на старение, что повышает себестоимость изделий.2. Значительная трудоемкость способа иэ-эа провецения многократных метрологических измерений геометрии опытных цеталей.1 Ьль изобретения - ускорение оценки 1 О деформации цетали, снижение трудоемкости измерений и себестоимости изделий.Цель достигается тем, что в способеопрецеления цеформации металлических изделий, преимущественно из серого чугуна, от релаксации остаточных напряжений цля обоснованного назначения их на старение, включающем измерения геометрических параметров изделия ( непрямолинейности, неплоскостности, извернутости, не соосности и др,) при комнатной температуре и вычисление остаточной цеформации, изделие нагревают до температуры 120+ 10 С, ьыыцерживают в течение 3-4 ч и. охлаждают цо первоначальной температу- д ры, причем поддерживают скорость нагрео ва и охлажцения равной не более 25 С/ч,после охлажцения измеряют те же геометФрические параметры, а вычисление остаточной цеформации осуществляют сопостав- Ю лением результатов с аналогичными данными, полученными до нагрева, затемрасчетным путем опрецеляют искомую величину деформации по следующей зависимости: 35 гце Ь Е - определяемая цеформация изделия Ь- остаточная цеформация 40изделия, полученная после его нагрева иохлажцения; К - эмпирический переводной коэффициент, ускорение релаксацииостаточных Гапряжений при повышеннойтемпературе, цля станкостроительных деталей из серого чугуна переводной коэффициент принимают равным 2,8-4,6.Принципиальным отличием предла гаемого способа от известного (прототипа)является то, что за счет нагрева интенсифицируют релаксацию напряжений в изделии и ускоряют тем самым процессформоиэменения изделия. Подученную в результате нагрева изделия деформацию корректируют с помощью эмпирически вывеценного коэффициента,Таким образом, прецлагаемый способпозволяет производить оценку цеформации,измеряя геометрическую форму изделия 9 4только дважды: до термообрдботки и Посленее, затратив на весь процесс опрецелениядеформации не более трех дней, При этомтемпературу нагрева изцелий можно выбрать на основе слецующих данных. Принципиально, чем выше температура нагрева,тем больше величина деформации изделияи тем соответственно надежнее оценкадеформации, так как возможная погрешность при ее измерениях не зависит отабсолютной величины цеформации, а определяется точностью измерительных приборов, квалификацией измерителей и т. и,С цругой стороны применение излишневысоких температур нагрева нежелательно,так как удлиняется процесс нагрева, увеличивается расхоц энергии, на поверхности изцелий;может появляться окиснаяпленка, затрудняющая выполнение точныхизмерений и т, д,Как показывает опыт, на практике возможная ошибка измерения составляет 3,0-4,0 мкм, а цеформация различных изделий при нормальной температуре в большинстве случаев лежит в пределах 5,0-15,0 мкм на 1 м длины.Допустимая погрешность в оценке цеформации при нормальной температуре для решения практических задач может быть принята равной 10-15% от ее номинальной величины, Следовательно, для средней погрешности 12,5% абсолютная величина допустимой ошибки должна быть равна 0,125 (5,0-15,0)Ф 0,6-1,9 мкм. Для обеспечения этого условия деформация изделий цри нагреве цолжна быть больше деформации при.нормальной температуре примерно в 5,0-2 раза, так соотносятся фактические ошибки при измерениях и цопустимые ошибки при оценках,Как вицно иэ привеаенной ниже таблицы (см, значения коэффициента К), такое соотношение достаточно удовлетворительно собуодается при температуре нагрева 120 С.В лаборатории чугуна и стабилизации отливок ЭНИМСа укаэанный эмпиричес кий переводной коэффициент К применительно к чугунным станочным цеталям определяется с помощью измерения деформации специальных блоков образцов, изготовленных иэ серого чугуна нд .базе известных образцов кольцевого типа, применяющихся обычно цля оценки релаксации напряжений.В указанных блоках механическим путем создавали различный начальный уровень исходных напряжений 6 о в интер-250 с ценой д ия представл апазон между м значением проф ны ны занногольно ел сяолов производидо 125 С сй выдержкой прость охлаждее нагрева прямолов изменилась(исходная непрпосле нагрева ння оли в й коэффициент К искомую деформа 25= а Е - ,а 20,0 3,2деформации сто я с ямеющимися ученными на та;- едовании их де й температуре в емени В последстолов продопжав и составила эа 6,0 0,8 мкм. Про вале от 0,05 до 0,5 С и оценивали величину их деформации пря длительном вылеживании без нагрева и после кратковременного нагрева. Выбранный интервал напряжений охватывает практически весь возможный диапазон литейных остаточных напряжений, встречающийся в реаль ных чугунных отливках.Иакскмальное значение деформации блоков образцов с различным исходным уровнем напряжений, замеренное в течение длительного времени при комнатной температуре и после однократного нагреИэ сопоставпен енных данх видно, что аи максимальм и минимальнь ука коэффициента колеблется в сравните небольших пределах,Сравнительно малые изменения переводного коэффициента в достаточно широком диапазоне исходных напряжений свидетельствуют о весьма слабой его зависимости от уровня этик напряжений. Так как уровень напряжений и характер. их распределения в отливках весьма разнообразны иопределяются конструкцией деталей и технологией их изготовления, то узкий интервал значений переводного коэффициента позволяет с достаточной сте- пенью точности использовать приведенные в таблице данные для расчета деформации практически любых деталей.Предлагаемый способ испытывался при определении деформации на детали верхнего стола высокоточного круглошлифовального станка модели ЗВ 1 10, Столы с размерами 846 х 230 х 70 мм были отлиты из наиболее распространенного в станкостроении серого чугуна марки Сч-40. Проверяемым геометрическим параметром была прямолинейность . направляю 3 й 6ва при 120 + 10 фС, с выдержкой в течение 3-4 ч, а,также значения переводного коэффициента К приведены в таблице, С целью исключения возможности возникновения значительных температурных напряжений и искажения в связи с этим результатом испытания скорость нагрева и охлаждения образцов составляла не более 25 С/ч.Нижний предел скоростей нагрева и .охлаждения деталей не регламентируется и определяется возможностями имеющегося печного оборудованиящих стола в вертикалверка которой осущесавтоколлиматора АКТния 2 фНагрев опытных ссо скоростью 23 оС/чследующей 4-х часовоэтой температуре. Ско-20 С/ч, В результатнейность опытных стсреднем на 20,0 мкмлинейность 3,0 мкм,23,0 мкм).Принимая переводя, равным 3,2 вычисляемцию. Расчетное значение лов хорошо согяасуетс . опытныма даннымн, поп ких же деталях пря иссл формации при комнатно течение длительного вр нем случае деформация лась около 3-х месяце все время наблюдений.7 8361 должительность определения деформациИ по предлагаемому способу составила3 дня.Предлагаемый способ пригоден также для определения деформации деталей, изготовленных из малоуглеродистой стали, например, с помощью сварки, Однако в связи с особенностями, характерными цля условий формирования поля напряжений в стальных деталях и сварных швах, перевоцной коэффициент ускорения релаксации остаточных напряжений при нагреве может отличаться от значений упомянутого коэффициента, полученного применительно к чугунным отливкам. 15Технические преимушества прецла гаемого способа позволяют получить экономию, ориентировочно оцениваемую следующим образом.Снижение трудоемкости и ускорение 20 оценки цеформаций позволяет получить экономию на заработной платеф о р м у л а и з о б р е. т е н и я . 25Способ определения цеформации изделий, преимущественно из серого чугуна и малоуглеродистой стали, от релаксации остаточных напряжений, включающий иэ мерения при комнатной температуре гео.метрических параметров изделий и вычисление остаточной деформации, о т л и 39 8ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ускорения оценки деформации изделия, снижения трудоемкости измерений и себестоимости изделий, иэделие нагревают до температуры 1201 СРС с выдержкой в течение 3-4 часов и охлаждают до первсеначальной температуры, при этом поддерживают скорость нагрева и охлажцения, равной не более 25 С/час, послеоохлаждения измеряют те же геометрические параметры и определяют искомую величину деформации по следующей зависимостиА "-62 Кгце д Е. - определяемая деформацияизделия; ь Е - остаточная цеформацияизделия, полученная после его нагрева иохлаждения; К - эмпирический переводнойкоэффициент ускорения релаксации оста-точных напряжений при повышенных температурах.Источники информации,прйнятые во внимание при экспертизе1. Инструкция по старению чугунных,станочных деталей Н 58-1 ЭНИМС. М.,1 964.2. Коцюбинский О, К). Стабилизацияразмеров чугунных отливок,М "Машиностроение, 1974, с.80, 143 (прототип).Заказ 2836/12 Тираж 618 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4