Способ упрочнения деталей

 

Изобретение относится к области обработки металлов пластической деформацией и может быть использовано для упрочнения деталей в машиностроении . Цель изобретения - повышение циклической долговечности деталей. Сущность изобретения заключается в том, что деталь 1 консольно крепит ся в цанговом зажиме 3. К другому концу детали через подшипник и тягу прикладывается изгибающий момент, создаваемый грузом. При вращении детали на ее поверхности, на которой создаются растягивающие напряжения, проводят поверхностное пластическое деформирование роликом. В результатеi когда после наклепа внешние нагрузки снимаются, внутренние слои сжимаются и дополнительно к остаточным напряжениям от наклепа добавляются напряжения от упругого сжатия материала изза предварительного растяжения мате риала. 1 ил. 1 табл. € (Л со СП 4 ;о о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 С 21 D 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3726679/22-02 (22) 09.04.84 (46) 07.06.87. Бюл. N 21 (71) Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (72) Г.С. Лоцманов, Ш.Я. Коровский, С.А. Горюнов, А.Н. Тясина, А.И. Кулаков, Н.Г. Бершадский, Г.В. Дунин и В. Ласло (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 133480, кл. С 21 D 7/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 908858, кл..С 21 D 7/02, 1982. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к области обработки металлов пластической деформацией и может быть использовано для упрочнения деталей в машиностроении. Цель изобретения — повышение циклической долговечности деталей °

Сущность изобретения заключается в том, что деталь 1 консольно крепится в цанговом зажиме 3. К другому концу детали через подшипник и тягу прикладывается изгибающий момент, создаваемый грузом. При вращении детали на ее поверхности, на которой создаются растягивающие напряжения, проводят поверхностное пластическое деформирование роликом. В результате, когда после наклепа внешние нагрузки снимаются, внутренние слои сжимаются и дополнительно к остаточным напряжениям от наклепа добавляются напряжения от упругого сжатия материала изза предварительного растяжения материала. 1 ил. 1 табл.

1 131

Изобретение относится к обработке металлов пластической деформацией и может быть использовано для упрочнения деталей машиностроения.

Цель изобретения — повышение цик- . лической долговечности деталей.

На чертеже изображено устройство реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит деталь 1, которая консольно крепится в цанговом зажиме 2, к другому концу детали через подшипник и тягу прикладывается изгибающий момент, создаваемый грузом Р, ролик 3 для поверхностного пластического деформирования с нагрузкой P< = 196 Н, что обеспечивает конкретные напряжения, превышающие предел текучести материала (Q 900 МПа).

Сущность изобретения заключается в том, что предварительно проводят упругое циклическое деформирование детали машин за счет внешнего нагружения, после чего проводят наклеп в фазе упругого растяжения материала. После наклепа внешние нагрузки снимаются, внутренние слои сжимаются и дополнительно к остаточным напряже ниям от наклепа 6„, добавляются напряжения от упругого сжатия материа ла из-за предварительного растяжения .,материала до напряжений б . Остаточные сжимающие напряжения в поверхностиЯ складываются из напряжеост. се ний от пластической деформации и упругих напряжений, равных по абсолютной величине 6 где G — сжимающие напряжения на«, с клепа; растягивающие напряжения

P при упругой деформации; — коэффициент остаточности напряжений (P < 1); > — остаточные сжимающие на ост,ск пряжения.

Остаточные сжимающие напряжения б„, могут достигать больших значений за счет значительного предварительного упругого растяжения даже при относительно малом наклепе и соответственно малых G„

Пример. Испытания проводят на цилиндрических образцах из стали. Размер и форма образцов соответстуют ГОСТУ. Перед началом экспери5490 г мента образцы подвергают термообработке на G = l200 МПа.

Усталостные испытания проводят на машинах при скорости вращения шпинделя 3000 об/мин. Наклеп (накатка) поверхности образца в зоне концентратора напряжений создают роликом из стали диаметром 22 мм при удельном давлении в зоне контакта

10 2900 МПа.

Режим испытания: изгибающая нагрузка Pz = 196 МН, что соответствует напряжениям растяжения в образце в зоне наклепа G „ä„ = 455,58 МПа.

Давление на ролик задается нагрузкой P = 196 МН, что соответствует контактным напряжениям на поверхности образца G 900 MIIa.

Для сравнения известных способов упрочнения и предлагаемого. выбирают шесть режимов испытаний.

Режим. 1. Определение исходной долговечности. Образец испытывают до разрушения. Нагрузка на образец

25 (Р = 127,4 Н.

Режим 2. Упрочнение изгибом. Вращающийся образец нагружается под нагрузкой (3500 оборотов), плавно разгружается без остановки машины, затем испытывается до разрушения. Упрочняющая нагрузка Pz = 156,8 Н, нагрузка;

<< при испытаниях P. = 127,4 Н, по (1) .

Режим 3. Упрочнение обкаткой роликом ненагруженного образца. Нагруз35 ка на ролик Р, = 196 Н. После этого испытания до разрушения Pz = 127,4 Н.

Режим 4. Последовательное упрочнение изгибом и обкаткой роликом ненагруженного образца(режимы 2 и 3 по40 следовательно). После этого испытания до разрушения. Р = 127,4 Н (по (1) + наклеп).

Режим 5. Наклеп обкаткой роликом при статическом растяжении P = 196 Н, <15 P д = 19,6 кН. Затем испытания до разрушения Pz = 127,4 Н, по (2) .

Режим 6. Наклеп обкаткой роликом при циклически изменяющемся растягивающем напряжении, P< = 196 Н, 50 Р = 127,4 Н, после этого испытания до разрушения, Pz = 127,4 Н.

Результаты испытаний даны в таблице.

Полученные результаты показывают, что на режимах, соответствующих известным способам упрочнения, значения коэффициента упрочнения лежат B

3 1315490 4 пределах 1,86-2,4. Максимальное уве- Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я личение долговечности получают при упрочнении образцов по предлагаемо- Способ упрочнения деталей, вклюму способу (коэффициент упрочнения чающий упругое растяжение и одновре16) . менное поверхностное пластическое

Таким образом,,из результатов ис- деформирование роликом, о т л и— пытаний видно, что ни один из извест- ч а ю шийся тем, что, с целью ных способов по отдельности, ни при- повышения циклической долговечности менение комбинаций иэ них не дают деталей, упругое растяжение осущестстоль высокой эффективности как пред- 1Q вляют циклически путем вращения с конлагаемый способ упрочнения. сольным изгибом.

Наклеп при циклическом нагруиении (предлагаемый способ) Последовательное упрочнение изгибом и обкаткой роли(1)+ обкатка

Упрочнение изгибом, Определение искодной долговечности

Характеристики способ

Упрочиение обкаткой при статическом растяжении, С23

Упрочнение обкаткой роликом

Реким

88,500 59,800 65,100

Значения долговеч" ности, тмс. циклов

369, 900

31,300

33,000

258,00 223,300

273,800 74,500

75,500 106,400

112,300 124,900

91, 100

38, 100

54,100

39,300

259, 700

145,700

1038,400

Средний логарифм

5,111 5,032 $, 104

5, 144

Долговечность по сред57«940 129«120 107«650 127«060 139в316 927 ° 406 нему. логарифму

Коэффициент упрочнения по числу циклов до разруиения

2,4 16,01

2,23

1,&6 2,19

Составитель А. Кулемин

Техред И.Ходанич

Редактор Н. Гунько

Корректор С. Шекмар

Подписное

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

Заказ 2318/27 Тираж 549

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

356,00

55,600

43, 100

46,900

120,500

137,500

356,500

49500

120,300!! 46 ° 700

312,000

236,500

351,000

1000 000

3854,000

177« 100

553, 700

1628,400

1114,500

1296 600

1234, 300

5,967