Способ упрочнения деталей с выступами

 

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ С ВЫСТУПАМИ, преимущественно ступенчатых валов, включающий пластическую деформацию зоны опасного сечения воздействием равномерно распределенного по его поверхности усилия, создаваемого сжатой средой, и пластш1ескую деформацию выступов, о т личающийся тем, что, с целью повышения качества обработки и упрощения технологии обработки, пластическую деформацию выступов осуществляют нагружением в продольном направлении растягивающим усилием до появления в опасном сечении напряжений , превыщающих предел текучести материала детали не более, чем в 1,5 раза.

706 А

СОК)З СОВЕТСНИХ

СОЙЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (i9) SU(ii) ЗФ) С 21 О 7/02 //В 21 D 21/00

ГОсуяАРстВенный НОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ьг и ю i" с ®" ЗГГ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и ..:-:.-:,,;,::,"".;. д

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3225575/22 — 02 (22) 29.12.80 (46) 15.04.83. Бюл. Р 14 (72) А. И. Агеев, Г. А. Журавлев, P. И. Агишев, И. А. Левин, В. М. Смиллер и Ю.В. Шумаков (71) Ростовский ордена Трудового Красного

Знамени государственный университет (53) 621.783 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР М 836146, кл. С 21 0 7102, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР У 836147, кл. С 21 D7/02,,,1976. (54) (57) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

С ВЫСТУПАМИ, преимущественно ступенчатых валов, включающий пластическую деформацию зоны опасного сечения воздействи ем равномерно распределенного по его поверхности усилия, создаваемого сжатой средой, и пластическую деформацию выступов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества обработки н упрощения технологии обработки, пластическую деформацию выступов осуществляют нагружением в продольном направлении растягивающим усилием до появления в опасном сечении напряжений, превышающих предел текучести материала детали не более, чем в 1,5 раза.

1011706

Изобретение относится к упрочняющей технологии машиностроения и может быть ис, пользовано для повышения несущей способности деталей машин и механизмов.

Известен способ упрочнения на основе

5 объемного пластического деформирования изгибом с одновременным поверхностным нагружением обрабатываемых участков детали 11) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату являешься способ упрочнения деталей с выступами, включающий пластическую деформацию зоны опасного сечения воздействием равномерно распределенного по его поверхности усилия, создаваемого сжатой средой, и пластическую деформацию выступов, осуществляе; мую проведением реверсивного упругопластического изгиба технологической нагрузкой (2).

Недостатком известных способов является необходимость изменения положения выступа 20 относительно продольной оси, что требует принятия дополнительных мер по обеспечению точности расположения выступа после обработки (возвращения его в исходное положение), а также подавления эффекта Баушингера при перемене знака технологических напряжений, что усложняет технологию упрочнения и может снижать качество обработанных изделий.

Uezb изобретения — повышение качества обработки и упрощение технологии обработки. 30

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочнения деталей с выступами, преимущественно ступенчатых валов, включающему пластическую деформацию зоны опасного сечения воздействием равномерно распределенного по его поверхности усилия, создаваемого сжатой средой, и пластическую деформацию выступов, пластическую деформацию выступов осуществляют нагружением в продольном направлении растягивающим усилием до появления в опасном сечении напряжений, превьппающих предел текучести материала детали не более, чем в 1,5 раза.

Напряжения свыше 1,5 6> могут вызвать разупрочн.ение, обусловленное значительным снижением пластичности и увеличением склонности наклепанного металла к трещинообразованию. В каждом конкретном случае требуемая величина действующих напряжений в указанных пределах определяется экспериментально с учетом геометрии упрочняемой детали и физико-механических параметров ее материала.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа (для детали с выступами цилиндрическйй формы), Ступенчатый вал 1 помещают в силовую камеру 2, зафиксированную в осевом направлении и заполненную гидропластом 3 так, чтобы торец ad вала 1 замыкал полость камеры по периметру в зоне опасного сечения упрочняемого выступа 4 (зона галтелей аЬ и cd, чертеж), К вершине выступа 4 вала 1 прикладывают продольную нагрузку Р, растягивающую этот выступ и сообщающую гидропласту 3 давление q, При этом величину гидростатического давления q и растягивающей нагрузки P увеличивают до тех пор, пока растягивающие напряжения о не превысят предела текучести материала. Возникающие в результате местные пластические деформации вала 1 на периферийных участках опасного сечения толщиной d вызывают преобразование эпюры напряжений к виду 5>р, гго после разгрузки выступа 4 и снятия нагрузки Р позволяет получить глу-. бинные остаточные напряжения d<>.

В случае обработки деталей с небольшим сечением упрочняемого выступа 4 в качестве растягивающей нагрузки P используют продольную результирующую, возникающую по оси вала 1 от поперечных сил, создаваемых сжатым до давления q гидропластом 3.

При упрочнении деталей типа ступенчатых валов величину давления сжатой среды q u растягивающего усилия P определяют из условия где d — минимальный диаметр вала;

r — радиус галтели. о . — предел текучести материала нала.

В случае, когда гидростатическое сжатие рабочей среды создается торцом вала в месте галтельного перехода (чертеж}, величина распределенного усилия определяется из соотношения ,(2)

П р и,м е р 1. Упрочнению подвергают ступенчатый вал молотильного барабана зерноуборочного комбайна, изготовленный из стали

45 и термообработанный на твердость

НВ 280 — 320; предел текучести 6 = 450 МПа.

Размеры вала, мм: малый диаметр d

= 42; большой диаметр d2= б0; радиус галтели г = 3.

Согласно зависимости (1), величина прикладываемой к выступу растягивающей прогоприятно ориентированные остаточные,напря,жения сжатия, повышающие его усталостную прочность на 30-40%.

Аналогичное упрочнение достигается и при .реализации способа-прототипа, однако при реверсе пульсирующей нагрузки имеет место неравнопрочность выступов (разница в пределах выносливости упрочненных выступов около

15%), которая устраняется в случае, когда создаваемое сжатой средой распределенное усилие прикладывают по всему периметру выступа одновременно. Знакопостоянный характер технологических нагрузок, действующих вдоль выступа,при обработке по предлагае- мому способу, не меняет продольного расположения выступа, а также исключает возможность возникновения разупрочняющего эффекта Баушингера.

Положительный эффект предлагаемого способа состоит в том, что сохранение в процессе обработки неизменного положения выступа относительно продольной оси не требует принятия специальных мер по обеспечению точности расположения выступа после обработки (нет необходимости, как это имеет место в способе-прототипе, возвращать изогнутый вы ступ в исходное положение).

В совокупности это позволяет повысить качество упрочненной.детали, а процесс упрочнения сделать более технологичным.

Технико-экономический эффект оценивается повышением нагрузочной способности деталей на 30-40%, что позволяет сократить расход запчастей и,. обеспечивает экономический эффект

45 тыс, руб. в год.

Составитель И. Липгарт

Техред Ж.Кастелевич

Корректор Г. Огар

Редактор А. Гулько

Заказ 2691/33

Подписное

Тираж 566

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

3 101170 долькой нагрузки составляет P = 300 кН. Од новременно вал подвергают действию гидростатического давления q = 210 МПа, создаваемого нагрузкой P в гидропласте, расположенном по периметру в зоце опасного сечения обрабаты ваемого выступа.

Возникающие в результате такого нагружсния б ° = 680 MIla, превышающие предел текучести материала в 1,5 раза, вызывают деформационное упрочнение вала, твердость . 10 которого в зоне галтели возрастает до НВ 340-360.

Пример 2. В соответствии с предлагаемым способом упрочняют зубчатые образцы, причем, учитывая небольшое сечение выступов, в качестве.деформирующей нагрузки 15 используются продольная результирующая от поперечных сил, создаваемых нагнетаемым во впадины гидропластом, что вызывает увеличение высоты выступов в среднем на 0,17 мм.

Усталостные испытания образцов, носившие эп предварительный характер, проводятся в диапазоне нагрузок 56/140 кН при частоте нагруже1 ния 960 с и коэффициенте асимметриицикла 8 =0,4..

На основании полученных уравнений кривых2з усталости установлено, что ограниченные пределы выносливости при и = 1 ° 10 циклов составляют для неупрочненных выступов

Р = 81,7 кН, а для упрочненных — Р, =

= 113,4 кН, т. е.:сталостная прочность последних повышается в исследованной области кривой усталости на 38+a.

Ф

Таким образом, в результате деформационной обработки в поверхностных слоях детали в зоне опасного сечения генерируются бла