Способ обработки деталей

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ, включающий вибрацию деталей при резонансных частотах отдельных частей деталей, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня остаточных напряжений и стабилизации размеров, в процессе вибрации производят намагничивание деталей до величины , соответствующей 0,65-1,0 магнитного насыщения материала деталей .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NQNINO

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3389408/22-02 (22) 25.01.82 (46) 15 08 ° 83, Бюл. Р 30 (72) В. Г. Горенко, П.В. Русаков и Ю.A. Пронин (71) Институт проблем литья АН Украинской CCP (53) 621.785.78(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 637232, кл. В 23 Р 25/00, 1976.

2. Зубченко О.И. Исследование и разработка способов устранения остаточных напряжений в сварных конст рукциях вибрационным и ультразвуковым напряжением. Автореф.дис., ИЭС им. Патона, Киев, 1974. с. 8-17 °,ЯО„„А

3(59 С 21 D 1 30 С 21 D 1 04 В 23 Р 5/00 (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕИ, включающий вибрацию деталей при резонансных частотах отдельных частей деталей, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня остаточных напряжений и стабилизации размеров, в процессе вибрации производят намагничивание деталей до величины, соответствующей 0,65-1,0 магнитного насыщения материала дета лей.

1035074

5 0

Р

Зо

ЬО

Ь5

Изобретение относится к машиностроению и литейному производству, в частности к вопросу уменьшения уровня остаточных напряжений и стабилизации размерной точности деталей и конструкций.

Известен способ снижения остаточных напряжений в деталях, включающий многократное статическое нагружение, в котором полную разгрузку после . каждого напряжения производят за время, не менее чем в 10 раз меньше четверти периода собственных колебаний детали с наибольшей амплитудой

L13.

Однако снижение напряжений происходит только в местах максимальных нагрузок согласно эпюр нагружения и релаксации напряжений и стабилизация размеров деталей происходит медленно.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ вибрационного нагружения деталей в режиме резонансных частот отдельных частей деталей P2).

Однако применение только вибрационного нагружения в резонансных частотах отдельных частей деталей даже при большой длительности нагружения не позволяет значительно снизить уровень остаточных напряжений и, в результате этого, не удается. получить необходимое уменьшение деформации деталей в процессе их эксплуатации. Это связано с тем, что суммарные напряжения не достигают ,величин, близких к пределу текучести материала.

Цель изобретения - снижение уровня остаточных напряжений и стабилиза,ция размеров.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки деталей, включающему вибрацию деталей при резонансных частотах отдельных частей деталей, в процессе вибрации производят намагничивание деталей до величины, соответствующей

О, 65-1,0 магнитного насыщения мате-, риала деталей.

При отсутствии магнитного поля термодинамически устойчивым состоянием ферромагнитного материала является то, при котором он разбивается на отдельные малые обЪемы - об-ласти самопроизвольной намагниченности (домены). ферромагнитный материал представляет собой конгломерат множеств таких областей, каждая из которых намагничена до насыщения в некотором ндправлении, обычно отличном от направления намагниченности в соседних областях, а результирующая(или векоторная)сумма всех намагниченностей областей равна нулю.

В реальных железоуглеродистых сплавах разбиению на области способствуют также магнитная анизотропия, а также структурные и химические неоднородности. Они же обуславливают то обстоятельство, что размеры областей не являются неизменными, а могут в известных пределах изменяться.

При приложении к ферромагнетику слабых магнитных полей происходит обратимое смещение границ доменов.

На этом участке происходит увеличение объемов доменов, векторы намагниченности которых образуют наименьший угол с направлением внешнего поля за счет .антипараллельно намагниченных доменов. При усилении магнитного поля наблюдаются повороты векторов намагниченности доменов на

90 и 180, что соответствует крутому ходу кривой намагничивания. Изменение намагниченности на этом участке происходит скачкообразно (эффект

Беркгаузена). При достижении степени намагничивания 0,65 векторы намагниченности поворачиваются в одну сторону, соответствующую направлению приложенного магнитного поля и находящуюся под углом к этому направлению, В области сильных магнитных полей направление векторов доменов, параллельное между собой, поворачивается по мере увеличения намагни— чивания и становится параллельным приложенному полю.

Для обе=печения максимального снижения уровня остаточных напряжений в отливках и конструкциях при их вибрационном нагружении в магнитном поле необходимо, .чтобы намагничен— ность составляла 0,65-1 оТ полного магнитного насыщения материала. В этом случае векторы намагниченности доменов поворачиваются в одну сторону под некоторым углом к направлению магнитного поля или при сильных полях становятся параллельными этому полю, что обеспечивает подготовку дислокационной структуры к преодолению дислокациями энергетического барьера Пайерлса и началу скольжения звеньев сетки Франка. Это при приложении вибрационных нагрузок обеспечивает интенсификации движения дислокаций, приводит к упорядоточению микроструктуры и снижению в деталях уровня остаточных напряжений.

Если намагниченность материала меньше О, 65, то векторы намагниченности доменов разворачиваются в одну сторону под определенным углом к приложенному магнитному полю не полностью и это уменьшает эффективность и полноту снижения уровня остаточных напряжений в деталях.

Пример. Проводят обработку по способу-прототипу и предлагаемому способу с целью снижения уровня 1035074 остаточных напряжений и стабилизации размеров на отливках корпусов червячных редукторов. корпуса червячных редукторов отливаются Hs чугуна марки СЧ21-40. Габаритные размеры отливок 850xl070x310 мм с преобладаю- 5 щей толщиной стенок 15 мм. Черновой, .вес отливок 115 êã °

ПолученНые при проведении исследований данные приведены в таблице.

Режимы 1 и 2 соответствуют спосо- 10 бу-прототипу, режим 3 соответствует намагничиванию детали меньше 0,65 от магнитного насыщения материала, а режимы 4-9 соответствуют предлагаемому способу. 15

По сравнению со способом-прототи- пом предлагаемый способ снижения

Показатели

Режимы обработки

2 (3

Величина максимальных остаточ.ных напряжений в отливках,МПа

40,3

39,8

40,4

40,1

39,6

Величина деформации,отливки по диаметру .630 мм

О, 35-0,40 Oi 40»0,45 0,30-0,35

О с 18-0 22 О, 1.6-0, 21

32,6

31,7

23,8

21,2

21,4

100

150

Относительная намагниченность по отношению к магнитному насыщению материала Гс

1000

1100

) 250

1700

Гс

1700

1700

0,65

О, 59

0,735

Пределы частоты вибрационной о6работки детали об/мин

2650-7020 2640-7080 2620-6940 2600-6910 7580-6880

Гц/с

44, 17-117 44-118

Длительность вибрационного нагруже,ния детали, ч 1i0

0 8

Ою7

0,6

0,6

Величина максимальных остаточных напряжений в отливках после вибрацион ного нагруже ния, МПа

1 Напряженности магнитного поля, Э напряжений и стабилизации размеров деталей цоэволяет снизить уровень остаточных напряжений с 31,7-32,06 до 19, 1-21, 4.МПа и уменьшить величину деформации отливки по диаметру

730 мм с 0,35-0,45 до 0,09-0,22 мм.

Кроме того, уменьшить длительность вибрационного нагружения деталей с

0,8-1,0 до 0,6 ч.

Таким образом, обработка по предлагаемому способу приводит к снижению уровня остаточных напряжений в .1,7 раза, снижению деформации отливок по основным параметрам в 24 раза (к значительной стабилизации размеров), а также уменьшению времени вибрационного нагружения в

1,3-1,6 раза.

43 67-115i 67 43,33-115, 67 43,0-3! 4, 6

1035074

Продолжение таблицы

Режимы обработки

Показатели г М»

9! 7 8

Величина макси- мальных остаточных напряжений в отливках, MIla

40,5

39 8

40,7

40,2

Величина дефор" мации отливки по диаметру

630 мм

19 1

20,3

19,8

19,5

Напряженности магнитного поля, Э

400

200

450-500

300

1700

1600

1500

1350

1700

1700

1700

1700

Гс

1,0

0,88

0,79

0,94

Пределы частоты вибрационной обработки детали об/мин

Гц/с

Длительность вибрационного нагружения детали, ч

0,6

0,6

0,6

0,6

Составитель И. Липгарт

Редактор Л. Авраменко Техред М. Костик,Корректор В. Бутяга

Заказ 5761/23 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l 30 35, МОсква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Величина макси мал ь ных о статочных напряжений в отливках после вибрационного нагружения,МПа

Относительная намагниченность по отношению к магнитному насыщению материала Гс

0,15-0,19 0,13-0,18 0,11 0,15 0,09 0,11

2560-6870 2540-6870 2540-6860 2530-6850

42, 67-114, 5 42,33-114, 5 42,33-114,33 42,17-114,17