Способ упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием

Союз Советских Социалистических . РеслубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 8562(51)М. Кл.з с присоединением заявки йо Э 24 В 39/00 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ о где О Ов НД х Изобретение относится к машиностроению, в частности к поверхностному пластическому деформированию (ППД) деталей машин с целью повышения их усталостной прочности. Известен способ упрочнения деталей ППД путем обкатки их роликами, когда для заданных значений бт и Ь 1 О предварительно определяют рабочую нагрузку Р на эти ролики, а профильные радиусы роликов выбирают в зависимости от Р 1. Цель изобретения - повышение эф 35Фективности упрочнения за счет увели-.чения усталостной прочности деталеймашин,Эта цель достигается тем, что производят испытание на разрыв стандартного образца, изготовленного из материала упрочняемой детали, и перед обкаткой определяют предельную рав номерную деформацию материала детали при растяжении, и деформируют поверхностный слой детали, роликом, добиваясь деформации, равной измеренной, при этом профильный радиус ролика н 30 усилие Р на него выбирают из следующих соотношений Ри+ 1 (2)див Ив кр /,грр Ро конон Х Юи 5006 р Эр Эв 50 Эо+Ъв диаметр ролика в плоскости обкатки;диаметр обрабатываемой детали впредел текучести материала упрочняемой детали;пластическая твердость материала детали;глубина пластически деформированного слоя детали, предельная равномерная деформация материала детали при растяжении;коэффициентучитывающий влияние эксцентриситетаконтактной площадки на глубину деформированного слоя; условная критическая нагрузка, при которой в центре контакта шарика диаметром 10 мм с плоскостью зарождается пластическая деформация.,0 Способ осуществляется следующимобразом,Иэ материала детали изготавливаютстандартный образец для испытанияна разрыв, При испытании определяютпредельную равномерную деформациюЮр этого материала при растяжении,Затем по имеющимся рекомендациямназначают глубину пластически дефор.мированного слоя Ь 9,По приведенным формулам вычисляются профильный радиус ролика г иусилие обкатывания Р.Обкатку производят с рассчитанными параметрами, при этом пластическая деформация поверхностного слояприблизительно равна предельной равНомерной деформации данного материалаП р и м е р. Изготовляют несколько серий образцов диаметром ОО - - 10 ммиэ сталей марок 30 и 30 хГСА. Образцыодной серии подвергают накатке роликами, имеющими профильные радиусыг, приблизительно равные вычисленнымпо Формуле (1), при этом применяютрабочие нагрузки, вычисленные поформуле (2). Образцы остальных серийизготовленные иэ того же материала,накатывают роликами с профильнымирадиусами, отличными от предлагаемыхоптимальных, При этом усилие подбирают таким образом, что глубина п 9наклепанного слоя одинакова для образцов одной серии, диаметр роликаО, измеренный в плоскости сечениядетали, во всех случаях также одинаков и равен удвоенному диаметрудетали, т.е, 20 мм.Обраэцы всех серий после накаткироликами испытывают на знакопеременный изгиб на машине УКИМ и определяют их долговечность (по разруше.нию) при данном уровне рабочего напряжения. Результаты испытаний Назнакопеременный изгиб стальных образцов диаметром Ов = 10 мм, упрочненных обкаткой роликами ОР = 20 ммпо различным режимам приведены втаблице.Из рассмотренных данных таблицывидно, что максимальная долговечность образцов достигается при условии, когда= ЕР, т.е. когдавеличины г и Р отвечают нх оптимальным значениям (в таблице подчеркнуты), вычисленным по предлагаемым 15 формулам. Так, для образцов серииа из стали 30 (б Р = 0,15) оптимальными будут значения го т = 1,8 мми Ропт = 96 кгс; для образцов сериид из стали 30 ю ГСА ( ЕР = О, 09) - со ответственно гог,т = 3,45 мм и Ровт =138 кгс и т,д, Отклонение б; от(равно как и г от г) в любуюсторону приводит к снижению долговечности образца детали при всех 25 глубинах ЬТаким образом, применение предлагаемого способа упрочняющей обкаткицилиндрических деталей посредствомповерхностного пластического деформирования позволяет существснно повысить их усталостную прочность засчет более полной реализации ресурсов упрочнения, а так же обеспечитьвыбор экономически наивыгоднейшихрежимов обработки, учитывающих физикомеханические свойства материала,ее размеры и требования, предъявляемые к качеству обрабатываемой поверхности.,0 74 610 25 разрушения обр А, не подвергн ет соответстве ЧисломароликамМ цов из сталей ых обкатке ро о й = 15000 и до аОх ГС Уавля нклов. 1 нии, и деформирую слой детали ролик формации, равной этом профильный р лие Р на него выб соотнош ний цикло ЗО исос 000 ц нне м т поверхнос ом, добивая измеренной, адиус ролик ирают из сле ный ь депри н уси. дука 1 их батываемой де ести материаладетали твердость матеУ дефорали,ая деетали поверхованием й обкат- рабо- еляют зщи нао глулоя ф ЪНЪИЕР /Ь.Р ОИ ЬЛФр М д - ,50 где О - диаметр роРобкатки,плоскости ПреимуШество предлагаемого способа в том, что применение рассчитанных в соответствии с предложеннымизависимостями значенийи Р в процессе обкатки детали роликом позволяет при заданной глубине пластически деформированного слоя И обеспечить в этом слое интенсивность пластической деформации, равную предельной равномерной деформации материала детали при растяжении, что доводитдо предела положительное действиеупрочнякицих факторов (т.е. наклепаи остаточных напряжений) и тем самымспособствует существенному повышениюэффективности упрочнения за счет мак.симального увеличения при заданномзначенииусталостной прочности деталей.Формула изобретения Способ упрочиения деталей ностным пластическим деформир на заданную глубину,включающи ку поверхности детали роликом чую нагрузку на который опред по механическим свойствам материала детали, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эФФективности упрочнения за счет увеличения усталостной прочности, перед обкаткой иэ меряют предельную равномерную деформацию материала детали при растяже =;.(".;,1(4 где О - диаметр ролика в плоскости Робкатки,О - диаметр обраВтали;Р - предел текучупрочняемойНД - пластическаяриала деталии - глубина пластическимированного слоя дер - предельная равномерформация материала дпри растяжении/х - коэффициент, учитыввлияние эксцентрисиконтактной площадкибину деформированног85 Ь 772 Составитель С.ЧукаеваТехред Т. Маточка, Корректор О.Билак Редактор А.Шишкина Заказ 8574 Тираж 918 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 диаметр обрабатываемой детали,пластическая твердость материала детали (ГОСТ 18835-78) глубина пластически дефор( мированного слоя детали, предельная равномерная деформация материала детали при растяжении;коэффициент, учитывающий влияние эксцентриситета контактной площадки на глубину деформированного слоя; Ра - условная критическая нагрузка, при которой в цент.ре контакта шарика диаметром 10 мм с плоскостью зарождается пластическая деформация. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе10 1. Брасловский В.й. Технология обкатки крупных деталей роликами. М., "Машиностроение", 1975