Способ снятия остаточных напряжений в заготовках

 

Изобретение относится к обработке металлов и может быть использовано в машиностроении и металлургии при обработке преимущественно длинномерных цилиндрических заготовок. Способ снятия остаточных напряжений в заготовках включает отжиг заготовок, подвергаемых последующей механической, преимущественно токарной обработке. Прямолинейность оси длинномерной заготовки обеспечивается тем, что после отжига на наружной цилиндрической поверхности охлажденной заготовки выполняют прорезку кольцевых канавок с шагом, равными 0,5-0,7 наружного диаметра заготовки , на глубину, меньшую величины припуска под последующую чистовую механическую обработку. 1 табл., 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766167/08 (22) 18.12.89 (46) 15.09.92. Бюл. М 34 (75) В.П.Житенев и Б.Г,Сандлер (56) Гуляев А.П. Металловедение. M. Металлургия, 1986, с.275 — 276. (54) СПОСОБ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЗАГОТОВКАХ (57) Изобретение относится к обработке металлов и может быть использовано в машиностроении и металлургии при обработке преимущественно длинномерных цилиндИзобретение относится к области обработки металлов и может быть использовано в машиностроении и металлургии при о6работке преимущественно длинномерных цилиндрических заготовок.

Известен способ снятия остаточных напряжений в крупногабаритных изделиях, включающий вибрацию на резонансных частотах, осуществляемую двумя вибраторами в режиме биения.

Однако этот способ требует значительных капитальных затрат на разработку и изготовление оборудования для вибрационной обработки, необходимых для реализации способа, что экономически нецелесообразно при малой серийности изготовления изделий.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ снятия остаточных напряжений в заготовках, включающий отжиг заготовок, подвер».. Ж 1761381 Al рических заготовок. Способ снятия остаточных напряжений в заготовках включает отжиг заготовок, подвергаемых последующей механической, преимущественно токарной обработке. Прямолинейность оси длинномерной заготовки обеспечивается тем, что после отжига на наружной цилиндрической поверхности охлажденной заготовки выполняют прорезку кольцевых канавок с шагом, равными 0,5 — 0,7 наружного диаметра заготовки, на глубину, меньшую величины припуска под последующую чистовую механическую обработку. 1 табл., 4 ил. гаемых последующей механической, преимущественно токарной обработке.

Однако первый отжиг не устраняет полностью остаточных напряжений, которые, сохраняясь на внешних слоях заготовки в процессе остывания после отжига, приводят к прогибу заготовки. При высоких требованиях к прямо. линейности оси О длинномерной заготовки это приводит к необходимости промежуточного отжига, что () усложняет технологический цикл иэготовле- 0ф ния и в ряде случаев не обеспечивает требу- а емой точности изготовления.

Целью изобретения является повышение: у качества токарной обработки длинномерных заготовок путем обеспечения прямолинейности их оси при одновременном упрощении технологического цикла.

Поставленная цель достигается тем, что в способе снятия остаточных напряжений в заготовках, включающем отжиг заготовок, подвергаемых последующей механиче1761381

25 пературе 800...820 С в течение 20 мин с последующим охлаждением на воздухе в подвешенном состоянии. Из указанных загoT000K методом шлифования были изгoToBлены стержни 1 (см. фиг.1) 28 мм, ь= 800 мм. 30

Наибольшая кривизна этих стержней не превышала 0,01 мм.

Пример 1. Для имитации напряженного состояния заготовок одновременно

55 ской, преимущественно токарной обработке, согласно изобретению после отжига на наружной цилиндрической поверхности охлажденной заготовки выполняют прорезку кольцевых канавок с шагом, равным 0,5...0,7 наружного диаметра заготовки на глубину, меньшую величины припуска для последующей чистовой обработки.

На фиг,1 показан вид образца заготовки в сборе с кожухом; на фиг,2 — вид образца после дробеструйной обработки; на фиг.3— вид образца после прорезки кольцевых канавок; на фиг.4 — график прогиба образцов длинномерных заготовок на разных этапах испытаний в зависимости от шага прорезаемых кольцевых канавок и без прорези канавок.

Способ осуществляется следующим образом.

Для реализации способа были изготовлены образцы стержней из стали 40Х из заготовок размеромф30 мм и 6= 800 мм.

Предварительно отрихтованные заготовки подвергали отжигу в вертикально-подвешенномсостоянии всоляной ванне притембыли изготовлены кожухи 2 (см. фиг,1) длиной = 800 мм, охватывающие указанные стержни 1 с небольшим зазором, причем в каждом иэ кожухов был выполнен один продольный паз шириной 20 мм. Стержни 1 с надетыми на них и закрепленными кОжухами 2 подвергали дробеструйной обработке в течение 10 мин, в результате чего на каждом иэ стержней образовалась пластически деформированная (сжатая) полоса глубиной до 0 5 мм и шириной 20 мм (см, фиг.2). Эта полоса представляла собой модель поверхностного слоя с внутренними напряжениями. Под действием внутренних напряжений стержни подверглись изгибу, причем наибольший прогиб оказался в пределах

0,400...0,452 мм (см. фиг.4, кривые 3).

Пример 2. Затем на наружной поверхности указанных образцов были прорезаны кольцевые канавки глубиной 4 мм, шириной 2 мм и с шагом t = 0,5...0,7 наружного диаметра заготовки. При этом глубину канавки выбирали из условия, чтобы ее величина сохраняла величину припуска под последующую чистовую токарную обработку, а ширину канавки — - равной, например, 5

20 ширине отрезного резца, Экспериментальным путем было установлено, что выбранный шаг канавки является оптимальным.

Прорезка канавок с шагом выше верхнего и ниже нижнего пределов нецелесообразна вследствие снижения эффективности процесса, так как в первом случае повышается уровень остаточных напряжений, во втором случае не происходит заметного снижения уровня остаточных напряжений. После прорезки кольцевых канавок замеряли стрелку прогиба заготовок и исследовали влияние остаточных напряжений на кривизну длинномерных заготовок по известному и предложенному способам. Результаты исследований приведены в таблице.

Как видно из таблицы, стрела прогиба при снятии остаточных напряжений в длинномерных заготовках по предложенному способу (пример 1) уменьшилась по сравнению с известным в среднем в пять раз.

На графике (см. фиг.4) кривые 1 характеризуют прогиб образцов длинномерных засоТоВоК при прорезке канавок на их наружной поверхности с шагом = 20 мм; кривые 2 — то же, при прорезке канавок с t

= 40 мм, кривые 3 — прогиб образцов при снятии напряжений без прорезки кольцевых канавок.

Выполнение после отжига кольцевых канавок на наружной цилиндрической поверхности длинномерной заготовки позволяет обеспечить эффективное уменьшение влияния остаточных напряжений поверхностного слоя заготовки на ее кривизну, т.к. остаточные напряжения после прорезки канавок действуют на расстояниях, которые меньше характерного размера (диаметра) поперечного сечения заготовки. Благодаря этому обеспечивается прямолинейность оси длинномерных заготовок и таким образом, повышение точности токарной обработки.

Вместе с тем при использовании прорезки кольцевых канавок отпадает необходимость в проведении промежуточного отжига и дополнительных токарных операций, что приводит к упрощению технологического цикла и повышению эффективности процесса в целом.

Формула изобретения

Способ снятия остаточных напряжений в заготовках, включающий отжиг заготовок. подвергаемых последующей механической. преимущественно токарной, обработке, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества токарной обработки длинномерных заготовок путем обеспечения прямолинейности их оси при одновременном

1761381 упрощении технологического цикла, после отжига на наружной цилиндрической поверхности охлажденной заготовки выполняют прорезку кольцевых канавок с шагом, равным 0,5...0,7 наружного диаметра заготовки, на глубину, сохраняющую величину припуска под последующую чистовую механическую обработку.

1761381

80d Х,are

4РР

9ъ г. 4

Составитель 5.Сандлер

Техред M.Ìîðãåíòàë

1Редактор H.Âàëêîâà

Корректор С,Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3215 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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