Способ упрочнения металлических изделий

17 у 4096 АЗ СОЮЗ СОВЕТСКИХ)5 С 21 О 7/02 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР ВГ )ОПИСАНИК ПАТЕЙТУЕ ИЗОБРЕТЕ НИЯ 1 , ;.:. 2(56) Авторское. свидетельство СССР :,: микротекучести с заданным допуском. Для М 443920, кл. С 21 О 7/02, 1972.:,.: .: ойределенйя достигнутых пределов микроАвторскоесвидетельствоСССР текугчестйпосле каждогоциклаупрочиенияя М 172865, кл, С 21 О 7/02,.1963. используют образцы, идентичные изделию. Автгорсское свидетельство СССР, .; . Причем для первого образца.определяйтиячИзобретениеотноситсякмашинострое-:,":.,К недостаткам указанных способов. нию; в частнОсти к способУ УгпРочнегниЯ ме-можноотнести невозМожностигйхиСйельЗоталлических изделий, и может быть". вания для упррчнения изделий типа чувст-,1 использовано"для повышения долговечно- .: -. вительных,элементов,. работающих при сти и ресурса изделий, условия йспдользова-.напряжениях ниже предела микротекучести ния которых требуют чисто упругого . в зоне упругихдеформаций, поведения.при циклических-нагрузках (рас-Наиболее близкйм к изобретению-по Фф, тяжение, изгиб, кручение и их комбинация);аналогии воздействия на изделие следуетОИзвестны способы повышения срока .отнести сппособ угптрочненйя сгальных дета- О службы деталей из металлов и сплавов тре-.: . лей, .Согласно данному способу к деталям, . 0 йб нировкой циклическими нагрузками при на-.: работающим при циклических знакопостопряжейиях ниже предела усталости с: . янннх нагрузках, е направлении .рабочей )р промежуточнымиотдыхами,облегчающими . нагрузки периодйчески прикладывают уп-. прохождения в металле деформационного: рочняющую нагрузку величиной 0,7-0,9 от старения, а также тренировкой циклически-разрушающей и последугющую загрузку до ми нагрузками выше предела усталости с нуля, последующими отдыхами, которые прово-: Указанный способ обладает теми же не-,дят в течение 5-10 раз, что несколько умень- .: достатками, что и предыдущие, Поскольку шает время циклической тренировки, но упрочняющая нагрузка лежит значительноснижает в результате эффект повышениявышепределамикротекучести,товпроцес- . демпфирующей способности материала. се тренировки происходит накопление оста 1794096точной деформации в материале изделия и его формоизменение, Исходное изменение формы (размеров) изделия и возможная релаксация остаточной деформации .в ходе эксплуатации не позволяют использовать 5 указанный способ упрочнения для чувствительных упругих элементов, эксплуатируемых в области упругих деформаций.Целью изобретения является повышение эффекта упрочнения готового изделия, 10 а также увеличение рабочего диапазона изделий, эксплуатируемых при напряжениях ниже предела микротекучести в области упругих деформаций, за счет увеличенияпредела микротекучести. 15Поставленная цель достигается тем, что в известном способе упрочнения металлических изделий, заключающемся в циклическом приложении упрочняющей нагрузки.и последующей разгрузке до нуля, для каждо го типа изделия предварительно на его образцах (идентичных изделию) определяют оптимальное число циклов после каждого цикла упрочняющей нагрузки, после чего упрочняемые изделия перед эксплуатацией 25 тренируют оптимальным числом циклов нагрузкой, увеличивающейся от цикла к циклу и в каждом цикле равной 0,8-0,9 величины ранее определенного предела микротекучести, достигнутого в предыдущем цикле уп- З 0 рочнения.Также предлагается способ определения оптимального числа циклов упрочняющей нагрузки и достигнутого предела микротекучести после каждого цикла упроч- ЗБ няющей нагрузки, согласно которому для первого образца изделия определяют предел микротекучести, а каждый последующий К-й образец изделия предварительно нагружают (К) раз нагрузкой, увеличиваю щейся от цикла к циклу, В каждом цикле величина нагрузки выбирается равной 0,80,9 величины достигнутого предела микротекучести ранее определенного для образца, номер которого равен номеру цик ла нагрузки, после чего определяют достиг- . нутый предел микротекучести для данного образца. Оптимальное число циклов нагрузки определяют по стабилизации достигнутого предела микротекучести с заданным 50 допуском по крайней мере. при трех предварительных нагрузках;На фиг. 1 представлены схемы нагружения и последовательности определения достигнутых пределов микротекучести на 55 образцах изделия; на фиг. 2 - схема нагружений при тренировке изделий; на фиг, 3 -график прироста и стабилизации предела микротекучести от числа циклов тренировки для изделий из различных материалов. Способ упрочнения металлических изделий осуществляют следующим образом,Предварительно на образцах иэделия определяют пределы микротекучести, достигнутые после каждого цикла упрочнения, Порядковый номер на фиг, 1 указывает номер образца (К), который подвергают указанной схеме нагружения, Для первого образца (К) нагрузку прикладывают превышающую предел микротекучести о 1 для его выявления и фиксации (фиг, 1, а), Второй образец нагружают нагрузкой 0,80,9 омт, предела микротекучести определенного для первого образца. Нижний предел указанного диапазона упрочняющей нагрузки(0,8 амф) выбирается исходя иэ максимального обеспечения эффекта упрочнения после цикла "нагрузка-разгрузка". Выбор упрочняющей нагрузки ниже указанного диапазона снижает эффект упрочнения, Верхний предел упрочняющей нагрузки (0,9 ст мт 1) гарантирует от накопления остаточной деформации (от геометрической нестабильности). Второй образец разгружают до нуля, после чего для него определяют предел микротекучести, достигнутый после одного цикла тренировки, путем приложения нагрузки выше предела микротекучести (фиг, 1,б),Третий образец предварительно нагружают и разгружают до нуля нагрузки вначале 0,80,9 о мт 1, затем 0,8,"0,9 гт мт 2, после чего для него определяют достигнутый предел микротекучести после двух циклов тренировки (фиг. 1,в).Четвертый образец последовательно нагружают и разгружают до нуля нагрузками 0,80,9 О мт 1, 0,8,0,9 0 мт 2, 0,80,9 О мтэ и для него определяют предел микротекучести после трех циклов тренировки (фиг,1,д).. Те же операции проводят и .на пятом образце, определяя достигнутый предел микратекучести после четырех циклов тренировки (фиг, 1,г).Из приведенных схем нагружения видно, что О мт 4 = о лп 5, т,е. наблюдается стабилизация достигнутого значения предела микротекучеСти при числе циклов тренироакй больше четырех, Дальнейшее приложение упрочняющей нагрузки нецелесообразно и оптимальное число циклов упрочнения для данного изделия составит четыре.После окончания предварительных испытаний на образцах изделия и определениях с их помощью оптимального числа циклов и значения достигнутого предела микротекучести после каждого цикла упрочнения переходят к упрочнению самих изде1794096 вышеописанные манипуляции по определе-. 30(долговечности) работы изделий типа чувстнию достигнутых пределов микротекучести . после каждого цикла упрочнения, Результаты приведены в табл.1. вительных упругих элементов, для кОторых предел микротекучести или сопротивление микротекучести) является одной из основИсходя из полученных результатов, для ных характеристик работоспособности, и каждого эксплуатируемого изделия были 35 кроме того, ведет к увеличению зоны упру- рекомендованы следующие режимы трени-. гих деформаций эксплуатируемых изделий,т.е. увеличению их рабочей зоны, что позволяет расширить область применения. ровок, приведенные в табл,2Для.сравнения были проведены тренировки изделий из бронзы БрА 5 и БрА 7 нагруз 40 Формула изобретения 1. Способ упрочнения металлических изделий, преимущественно эксплуатируемых в области упругих деформаций при напряжениях ниже предела текучести, включающий циклическое приложение упрочняющей нагрузки и последующую разгрузку до нуля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффекта упрочнения за счет увеличения предела микротекучести, предварительно к образцам прикладывают знакопостоянную циклическую нагрузку с усилием, увеличивающимся от цикла к циклу, определяют предел микротекучести после каждого цикла упрочняющей нагрузки, после чего упрочняемые изделия тренируют оптимальным числом циклов нагрузкой, увеличивающейся от цикла к циклу и в кажДом цикле равной 0,8-0,9 величины предела микротекучести, достигнутого в предыдущем цикле упрочнения, 2. Способ по и. 1,.о т л и ч а.ю щ и й с я тем, что для определения предела микротекучести, достигнутого после каждого цикла упрочнения, и оптимального числа циклов упрочняющей нагрузки для первого образца иэделия определяют предел микротекучести, а каждый последующий К-й образец излий (фиг. 2), при этом каждое изделие под- кой 0,5 сгмт от величины предела микротевергают циклическому нагружениюс по- кучести исходного состояния изделий. При следующей разгрузкой четыре раза, причем этом число циклов упрочнения взяли эавемаксимальную нагрузку увеличивают от домо большим оптимального иравным децикла к циклу и в каждом цикле выбирают 5 сяти, Было получено упрочнение, величина равной соответственно: .,: которого лежала в пределах 25 МПа.1 - 0,80,9 ом 1 .. В другом случае для тех же изделий при 2 - 0,80,9 сгм 2трейировке. восьмью циклами нагрузкой, 3 - 0,8.0,9 Омтз превышающей предел микротекучести и 4 - 0,80,9 ом 4 10 равной 1,2 стмт, уже после третьего цикла П р и м е р, По предлагаемому способу нагружения фиксировали наличие пластичепроводили упрочнение изделий типа торси- . ской деформации изделия у = 5 10, исчеона цилиндрической формы б = 1,0 мм;= 60 зающее в течение 0,5 ч. Вследствие этого мм. Упрочнение проводили циклическим упругий элемент считали неработоспособскручиванием. 15 ным. Аналогичные результаты были получеПри этом исследовали эффект упрочне- ны для всех исследованных материалов. ния для изделия из различных материалов: Использование же предложенного спомеди. МООК (ГОСТ 859-79) и ее сплавов, соба позволило повысить предел микротеБрА 5; БрА 7(ГОСТ 18175-78), бериллий, экс- кучести всех упрочняемых материалов, йериментальные сплавы - М - А (2% А) и 20 относящихся к различным кристаллографи. =е - С (0,01% С), Ее-С - В (С = 0,01.%, В = ческим системам (ОЦК, ГЦК, ГПУ), При этом 0,03%). величина прироста упрочнения лежала вВсе изделия из сплавов подвергали от- . пределах от 11 до 38 МПа, что составляет жигупри 700 Свтечение 1 чс последующей 50470% от исходного, при оптимальном деформацией волочением г = 9% и далее 25 числе циклов упрочняющей нагрузки в преотжигу в течение 1 ч при 6000 С, делах 59 циклов (табл. 2),Скорость деформирования при упрочнении составила 5 10 С . Для каждого об- Повышение предела мйкротекучести разца изделия были проведены: несомненно ведет к увеличению ресурса1794096 7 .8делия йредварительйо циклически нагру- нагрузки, после чего определяют достигнужают (К) раз нагрузкой, увеличивающейся тый предел микротекучести для "заданного от цикла к циклу и в каждом цикле равнойобразца:, причем оптимальное число циклов 0,8-0,9 величины достигнутого пределамик- ., упрочняющей нагрузки определяют по старотекучестй, ранее определенного для об- билизации предела микротекучестй при ро разца, номер которого равен номеру цикла сте числа циклов йагрузки.% о ЗО с . Ф Редактор ик рректор М Заказ 525 :Тираж:, .: . Подписное ВНИИПИ Государс 1 венного комитета йо йзобретениями открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 101