Способ обработки металлических изделий для снятия остаточных напряжений

Авторы патента:

C21D1/04 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Изобретение относится к снятию остаточных напряжений вибраций в узлах и деталях после сварки и механической обработки. С целью повышения эффективности процесса величины остаточных напряжений взаимосвязываются линейной зависимостью, в процессе обработки определяют снижение уровня остаточных напряжений, на найденную величину добавляют динамические напряжения и процесс заканчивают при достижении в изделии уровня § остаточных напряжений ниже прецизионного предела упругости материала. (Л 2- ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 1271895 А 1

{gi) 4 С 21 D 1/04

::)1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3917392/22-02 (22) 28 ° 06.85 (46) 23.11.86. Бюл. )) - 43 (72) Н.С.Дудоров, Ю.P.ßíóñ и В.К.Висневский (53) 658 ° 512(088.8) (56) Писаренко В.С. и Вербжинская И.И. Снижение остаточных напряжений вибрационной обработкой.

Сварочное производство. вЂ” М.:

НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1972, с. 5, 6.

Зубченко О.И. и др. Автоматическая сварка. 1974, 11 9, с. 64-66. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к снятию остаточных напряжений вибраций в узлах и деталях после сварки и механической обработки. С целью повышения эффективности процесса величины остаточных напряжений взаимосвязываются линейной зависимостью, в про.цессе обработки определяют снижение уровня остаточных напряжений, на найденную величину добавляют динамические напряжения и процесс заканчивают при достижении в изделии уровня остаточных напряжений ниже прецизионного предела упругости материала.

2 ил., 1 табл.

4 1271

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снятия напряжений в деталях и узлах с помощью вибраций для получения минимального уровня остаточных напряжений.

Цель изобретения вЂ” повышение качества за счет уменьшения коробления изделий.

Сущность изобретения заключается 10 в том, что в процессе обработки при снижении уровня остаточных напряжений в изделии увеличивают прилагаемую динамическую нагрузку, т.е. поддерживают постоянной сумму остаточных 15 и динамических напряжений, Такое положение обусловлено тем, что уровень остаточных напряжений в изделии снижается лишь в том случае, когда сумма остаточных и динамических 20 напряжений превышает динамический предел текучести. С уменьшением уровня остаточных напряжений в иэделии в процессе обработки уменьшается сумма остаточных и динамических напряжений, которая становится меньше предела текучести, и снижение уровня остаточных напряжений прекращается.

Чтобы вновь вызвать снижение остаточных напряжений, необходимо увеличить 30 прилагаемую нагрузку (динамические напряжения) до значения, при котором сумма остаточных и динамических напряжений превысит предел текучести материала, при этом величина приращения динамических напряжений должна равняться уменьшению значения остаточных напряжений, достигнутому при обработке с предыдущим значением динамических напряжений, т.е. 40 величины остаточных и динамических напряжений вэаимосвязываются линейной зависимостью.

На фиг. 1 показан график зависимости величины динамических напряжений от остаточных (кривая 1); на фиг. 2 график зависимости динамических (кривая 2) и остаточных (кривая 3) напряжений от времени сбработки. 50

Обработку заканчивают при достижении в изделии уровня остаточных напряжений ниже прецизионного предела упругости материала 6 0,0001, который является мерой стабильности геометрических размеров.

Обычно для сталей 60,0001 составляет 20-30% от б 0,2, 895 2

Пример. Проводят вибрационную обработку для снятия остаточных напряжений после сварки на детали

ll Il корпус из стали после сварки (фиг. 1) с целью получения стабильности геометрических размеров (после окончательной механической обработки неплоскостность не должна превышать 0.,1 мм на всей детали и неперпендикулярность фланца относительно расточки не более 0,2 мм), По серийной технологии деталь

"корпус" после сварки проходит отпуск для снятия напряжений при 200 С в течение 3 ч.

Вибрационную обработку выполняют на вибростенде.

Конструкция вибровозбудителя позволяет плавно изменять вибрационное усилие в процессе обработки от 200 до 1000 кг, а частоту вибрации от 5 до 200 Гц.

Замер уровня остаточных напряжений выполняют магнитоупругим методом и рентгеновским методом на дифрактометре. Динамические напряжения измеряют тензометрической аппаратурой.

Деталь устанавливают на вибростенде через прокладку шириной 15 мм и сверху крепят прижимом. При такой схеме закрепления резонансная частот составляет 55 Гц. Динамический предел текучести при данных условиях

40 кг/мм . Пиковые значения напряжений 32 кг/мм .

Чтобы начался процесс снижения остаточных напряжений в детали, необходимо приложить к детали динамические напряжения такой величины, при которой сумма остаточных и динамических напряжений несколько превысит значение динамического предела текучести. Обычно эта превышение незначительно и составляет 3-5Х. При значительном превьппении могут возникнуть трещины. Для обработки детали по предлагаемому способу строят график зависимости динамических напряжений от величины остаточных (фиг. 1) для данной детали.

Вибрационную обработку начинают вести с динамическими напряжениями

9 кг/мм . Через 1„5 мин обработки остаточные напряжения начинают снижаться, что определяют по показаниям прибора. Одновременно повьппением возбуждающей силы вибровозбудителя увеличивают динамические напряжения

1271895

&„, после кг/мм2

ИзменеСнижение остаточных

Величина коробления деталей после пролеживания после обработк ние уров ня остаСпособ обработки сварки точных напряжений, 7. напряжений, аб, в течение

14 сут, мм кг/мм

О, 17

0,22

Известный

0,09

Предлагаемый до величин, найденных иэ графика (фиг. 1).

Через 12 мин обработки уровень остаточных напряжений снижается до

12 кг/мм . 5

График изменения величин остаточных и динамических напряжений показан на фиг. 2.

Для получения сравнительных данных детали с пиковыми значениями остаточных напряжений 32 кг/мм о6рабатывают постоянными динамическими напряжениями 30 кг/мм . Через 4 мин обработки на деталях появляются трещины в околошовной зоне, 15

Вибрационная обработка с динамическими напряжениями 6 кг/мм не вызывает изменений уровня остаточных напряжений в детали.

Обработка деталей с постоянными 20 динамическими напряжениями (9 кг/мм ) По серийной технологии (отпуск 250 С, 2 ч) Использование предлагаемого способа вибрационной обработки для .снятия остаточных напряжений в иэ-, 45 делиях по сравнению с известным обеспечивает возможность получения изделий более высокой точности изготовления и стабильности геометрических размеров, надежное сохранение 50 полученных размеров при эксплуатации. В результате замены известных способов снятия напряжений, например термообработки, достигается снижение материальных затрат на обо- 55 рудование, уменьшение трудоемкости и энергозатрат, улучшение условий труда. вызывает снижение остаточных напряжений до 20 кг/мм, после чего значение напряжений стабилизируется. Величина неплоскостности контрольной партии деталей, термообработанных после сварки по серийной технологии при 200 С в течение 2 ч составляет

0,17 мм, что не удовлетворяет ТУ, Неплоскостность деталей, обработанных по VSR методу, с динамическими напряжениями 9 кг/мм составляет 2 мм.

Экспериментальные работы показывают, что только детали, обработанные по предлагаемому способу, после окончательной механической обработки соответствуют техническим требованиям.

Результаты экспериментальных работ приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ обработки металлических изделий для снятия остаточных напряжений, включающий вибрацию с приложением динамических напряжений, измерение уррвня приложенных динамических и остаточных напряжений магнитоупругим методом, прекращение обработки по достижении уровня остаточных напряжений заданной величины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества эа счет уменьшения коробления изделий, уровень динамических напряжений в процессе обработки повьппают в линейной

1271895 изделия. фд

Аьм, лт/Р РГ Ю

t,èèí

Риг. 2

Составитель А. Кулемин

Редактор Н. Гунько Техред В.Кадар Корректор О. Луговая

Заказ 6311/26

Тираж 552

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

11роизводсчвенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зависимости от падения остаточных напряжений, а обработку прекращают по достижении уровня остаточных

Ап

М са напряжений ниже величины прецизионного предела упругости материала Риг, f

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к обработке пруткового проката , и может быть использовано при изготовлении высокопрочной арматурной стали

Способ регулируемого охлаждения проката // 1271893

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к технологии ускоренного охлаждения горячего проката, и может быть осуществлена на станах, производящих катанку и другие виды бунтового проката

Стекло // 1268626

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к химическим составам легкоплавких стекол

Установка для индукционного нагрева и подачи на последующую обработку листовых заготовок // 1268625

Изобретение относится к обработке металлов дивлением, в частности к штамповке, и позволяет повысить точность выдачи нагретой заготовки на позицию вьщачи

Способ индукционной закалки деталей типа шестерен и устройство для его осуществления // 1268624

Изобретение относится к термообработке деталей с зубчатой поверхностью индукционными токами

Устройство для термомагнитной обработки постоянных магнитов // 1268623

Изобретение относится к техническому оборудованию для массового производства литых постоянных магнитов , в частности для термомагнитной обработки (ТМО) многополюсных магнитов

Устройство для стабилизирующей обработки деталей // 1268622

Изобретение относится к машиностроению , в частности к технологическим установкам для стабилизирукнцей обработки за счет снижения остаточных напряжений в деталях

Способ термической обработки сталей // 1266882

Изобретение относится к способам термической обработки сталей и может быть использовано во всех отраслях промьшшенного производства

Способ эксплуатации печей с электронагревателями с контролируемой атмосферой // 1266881

Состав соляной ванны для нагрева под закалку изделий из быстрорежущей стали // 1266880

Устройство для охлаждения рулонов горячекатаных полос // 2100449

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при производстве стальных горячекатаных полос на широкополосных станах

Способ определения охлаждающей способности жидкой закалочной среды и термозонд для его реализации // 2100450

Изобретение относится к термической обработке металлов и предназначено для определения охлаждающей способности жидкой закалочной среды

Способ термической обработки литых деталей из малоуглеродистой и низколегированной стали // 2100451

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к литым деталям из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащих 0,15 - 0,30% углерода, и применяемым в автосцепных устройствах подвижного состава железных дорог

Способ производства коррозионно-стойкого листа // 2100475

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в прокатном производстве для легирования поверхности заготовки в процессе прокатки

Способ закалки инструментов из углеродистых сталей // 2102504

Изобретение относится к термообработке и может быть использовано при закалке деталей из углеродистых сталей сложной формы, например пуансонов, накатных роликов и др

Способ изготовления булатной стали // 2103380

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства булатной стали

Способ обработки поверхности металлической заготовки дуговым разрядом в вакууме и устройство для его осуществления // 2104313

Изобретение относится к области обработки поверхностей металлов, такой как очистка (например, удаление окалины, оксидированных слоев, загрязнителей и тому подобное) поверхностей, термическая обработка и нанесение покрытий на них

Способ регулирования радиационной повреждаемости материала корпуса водоводяного реактора и устройство для его осуществления // 2104314

Индукционная печь // 2105434

Способ изготовления проката // 2105820