Способ обработки нежестких деталей

 

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU„„1258847 А1

iso С 21 В 1 78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:;

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3916548/22-02 (22) 25 ° 04.85 (46) 23.09.86. Бюл. № 35

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) О.И.Драчев, В.К.Мазур, Г.А.Хар.ламов и В.Г.Шетинин (53) 621.785.79(088.8) (563 Авторское свидетельство СССР № 904912, кл. В 23 P 25/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1038072, кл. В 23 В 1/00, 1983..(54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ НЕЖЕСТКИХ

ДЕТАЛЕЙ, преимущественно типа валов, включающий механическую обработку и нагрев поверхностного слоя до температуры отпуска, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью стабилизации размеров детали за счет создания в ней напряженного состояния, перед механической обработкой прикладывают осевое растягивающее усилие, создающее нормальные напряжения, равные пределу текучести материала детали при температуре отпуска, нагрев поверхностного слоя осуществляют на глубину, большую глубины залегания остаточных напряжений, созданных механической обработкой, но меньшую устроенной глубины их залегания, затем проводят выдержку при температуре отпуска и охлаждение на воздухе, после чего растягивающее усилие снимают.

1Л 8847

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к термодеформационным способам обработки в промежутке механических операций, и может быть использовано перед окончательной обработкой осесимметричных нежестких деталей, например валов, осей, штоков, борштанг и др.

Цель изобретения - стабилизация размеров детали за счет создания в детали напряженного состояния.

На фиг. 1 показана схема реализации способа; на фиг. 2 — схема напряженного состояния детали по сечению до нагрева и после при приложенном осевом усилии растяжения; на фиг.З— диаграмма растяжения материала детали при температуре окружающей .среды и температуре отпуска; на фиг. 4схема напряженного состояния детали после обработки.

Способ осуществляется следующим образом.

К детали I прикладывается растягивающее усилие Р, нагревающий элемент 2 передвигается справа налево со скоростью V. Поверхностный слой 3 до прохождения нагревающего элемента 2 имеет напряженное состояние 6,, характеризующееся суммарной величиной остаточных напряжений после механической обработки и нормальных напряжений растяжения, равных пределу текучести материала при температуре отпуска (6 отпуска), создаваемых приложенной силой P. Сердцевина 4 имеет нормальные напряжения растяжения, равные пределу текучести материала при температуре отпуска (б от" пуска), создаваемые приложенной силой Р. После прохождения нагревающего элемента 2 поверхностный слой 5 имеет напряженное состояние О, характеризующееся минимальными остаточными напряжениями, гораздо меньшими нормальных напряжений растяжения, имеющихся в сердцевине 4, ввиду произошедшего "течения" нагретого материала в поверхностном слое (фиг. 3).

Скорость Ч нагревающего элемента 2 выбирается с учетом достижения нижней границей прогреваемого слоя температуры отпуска и не более. Напряженное состояние сердцевины 4 после прохождения нагревающего элемента остается прежним. При последующем охлаждении детали на воздухе и съеме

В качестве нагревающего элемента применяется ацетилен-кислородная горелка кольцевого типа с внутренним диаметром 20 мм и шириной щели 0,1 мм.

Растяжение детали производится в токарном станке со специально модернизированной задней бабкой. Горелка крепится в резцедержателе станка.

Скорость передвижения горелки составляет 0,4 мм/об. (подбирается экспериментально по температуре 870-900 С на глубине 0,9 мм, определяемой зачеканенной температурой) при частоте вращения детали 315 об./мин (вращается с целью равномерного нагрева поверхности по окружности) и линейном расходе ацетилена 400 л/ч см (при рабочем давлении ацетилена 0,4 ат, кислорода 4 ат). После прохождения горелки по всей длине деталь охлаждается на воздухе до температуры окружающей среды, затем растягиваюрастягивающего усилия Р сердцевина детали имеет сжимающее напряженное состояние 6, а поверхностный слой— напряженное состояние 7, противодейст5 вующее сжатию сердцевины. В результате стремящаяся сжаться сердцевина детали оказывается "зачехленной" в растягивающийся "чехол".

Усилие растяжения P рассчитывается по формуле гэ. где S - -площадь поперечного сечения детали, мм ; . бт - предел текучести материала

15 при температуре отпуска, кг/мм .

Температура отпуска высокого, среднего нлн низкого выбирается в зависимости от требуемых механических

20 свойств материала в поверхностном слое.

Пример. Диаметр детали 10 мм, длина 400 мм, материал - сталь

12Х18Н10Т. Глубина залегания остаточ25 ных напряжений от механической обработки 300 мкм (определяют экспериментально методом травления), максималь ная глубина прогрева поверхностного слоя 0,9 мм. Сталь аустенитного клас30 са при нагреве до 1000 С не претерпевает фазовых превращений, поэтому для снижения растягивающего усилия P нагрев поверхностного слоя производится до 870-900 С (высокий отпуск). При этом б т =21 кгlмм, а прилегаемое . растягивающее усилие Р равно 1650 кг.

3 1258847 4 щее усилие снимается. Впоследствии . Отклонение оси дет, р етали обработанной производится тонкое точение детали по предлагаемому с у-, р способ . через 720 ч в окончательный заданный размер. выдержки в вертикаль ве тикальном положении

Отклонение оси детали, не обрабо- составляет 0,014 мм. таиной о предлагаемому способу, 5 Применение пр дл .ие п е агаемого способа через 720 ч выдержки в вертикальном обработки позволяет сохранить высоположении составляет 0,21 мм при до- кую точность изгото изготовленной нежестпуске 0,02 мм на всю длину детали. кой детали в процессе эксплуатации.

Фиг.2

Фиг. 3

Составитель А. Кулемин

Техред Л.Олейник Корректор Л.яилипенко

Редактор Н.Егорова

Заказ 5088/26 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4