Способ магнитно-абразивной обработки деталей

 

Использование: чистовая абразивная обработка поверхностей, увеличение поверхностной прочности, в частности сопротивления усталости лопаток турбин газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: обработку лопаток производят в кольцевой рабочей зоне, образованной полюсами магнитной системы. Рабочую зону заполняют ферромагнитной средой. Детали равномерно располагают в рабочей зоне, задают им вертикальную осцилляцию-и вращение вокруг оси рабочей зоны, .В качестве рабочей среды берут смесь чугунной крошки и стальных шариков диаметром 1,6 мм при содержании шариков 0,1-0,3 от массы среды. Ферромагнитные стальные шарики уплотняют рабочую среду. Столкновение деталей при их движении с шариками приводит к наклепу поверхности и повышению усталостной прочности деталей. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 24 В 31/112

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4866108/08 (22) 11.0930 (46) 15.05.93. Бюл. М 18 (71) Запорожский машиностроительный институт им. В.Я,Чубаря (72) С.В.Лоскутов, В.В.Левитин, В.В.Кононов и B.Í.Ñòåïàíåíêî (56) Авторское свидетельство СССР

М 870089, кл. B 24 В 31/112, 1981..

Авторское свидетельство СССР

М 607717, кл. В 24 В 31/112, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 878523, кл. В 24 В 31/112, 1981, (54) СПОСОБ МАГНИТНО-АБРАЗИВНОЙ

ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ (57) Использование: чистовая абразивная обработка поверхностей, увеличение поверХИзобретение относится к технологии обработки деталей, например, лопаток турбин газотурбинного двигателя, и может быть использовано для чистовой абразивной обработки поверхностей; повьцяения качества обработки, увеличения поверхностной прочности, в частности сопротивления усталости, Целью изобретения является повышение усталостной прочности при обработке лопаток ГТД.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе магнитно-абразивной обработки деталей ферромагнитной средой в магнитном поле, при котором детали располагают в кольцевой рабочей зоне, образованной полюсами магнитной системы, и

„„. Ж„„1815184 А1 ностной прочности, в частности сопротивления усталости лопаток турбин газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: обработку лопаток производят в кольцевой рабочей зоне, образованной полюсами магнитной системы. Рабочую зону заполняют ферромагнитной средой. Детали равномерно располагают в рабочей зоне, задают им вертикальную осцилляцию и вращение вокруг оси рабочей зоны, В качестве рабочей среды берут смесь чугунной крошки и стальных шариков диаметром 1,6 мм при содержании шариков 0,1-0,3 от массы среды.

Ферромагнитные стальные шарики уплотняют рабочую среду. Столкновение деталей при их движении с шариками приводит к наклепу поверхности и повышению усталостной прочности деталей. 1 ил. задают им вертикальную осцилляцию и вращение вокруг оси рабочей зоны; согласно изобретению, ферромагнитные тела вводят в рабочую среду в виде стальных шариков диаметром 1,6 мм в соотношении 0,1 — 0,3 от массы рабочей среды:

Способ реализован при магнитно-абразивной обработке лопаток компрессора газотурбинного двигателя, изготовленных из титанового сплава марки ВТ8. Для обработки использовался кольцевой рабочий зазор между полюсами электромагнита. В качестве абразивного материала применяли порошок из чугуна марки КЧМ (0 35 ДЧК).

Ферромагнитным материалом служили ша-, рики диаметром 1,6 мм из стали марки

ШХ15. Изготовили смеси с различным про1815184 центным содержанием абразивного порошка и стальных шариков. Опытные лопатки обрабатывали в каждой рабочей смеси в течение 60 с при неизменных значениях магнитного поля и скорости движения лопатки в рабочей среде. После обработки оценивали качество обработки (полировки) по шероховатости поверхности, геометрическим размерам, в частности, по округлению кромок, по величине ос1аточных напряжений и 10 сопротивлению усгалости. Величину макронапряжений определяли рентгенодифрактометрическим методом на дифрактометре марки ДРОН-Зм с использованием моноароматизирОванного излучения от кобаль— тового анода. Испытания лопаток на виброусталость проводили на вибростенде марки ВЗДС-400 при собственных частотах порядка 1500 Гц амплитудах от 3,0 до 5,0 мм.

На чертеже показана зависимость вели- 20 чины напряжений от содержания стальных. шариков в рабочей среде, Наведенные напряжения имеют знак

"минус", что означает, что они являются сжимающими, Максимальное значение мак- 25 ронапряжения имеют, если рабочая среда содержит от 10 до 30 по массе стальных шариков. При всех режимах обработки были ,достигнуты необходимые параметры шероховатости (среднее значение высоты микро-, 30 неровностей 0,30-0,45 мкм) и закругления кромок. Долговечность при усталости у лопаток, обработанных согласно предлагаемому изобретению оказалась большей на

38;,(6,9 10 циклов против5,0 "10 циклов 35 у серийных лопаток).

Уменьшение процентного содержания стальных шариков в рабочей среде приво.. дит к резкому падению остаточных напряжений сжатия (см. чертеж), снижению 40 эффекта упрочнения. При содержании шариков 9% упрочняющая обработка стано4 вится неэффективной вследствие снижения остаточных напряжений, составляющего приблизительно 50 МПа,-Увеличение процентного содержания ферромагнитных стальных шариков в рабочей средЕ выше

30% так же снижает величину остаточных напря>кений, но более монотонно. Снижение напряжений наблюдается уже при содержании шариков 31 ф, при этом растет сопротивление перемещению детали в рабочей среде и увеличиваются энергозатраты на обработку;

Ферромагнитные стальные шарики. входящие в состав магнитно-абразивной среды в количестве 10-30 по массе, концентрируют силовые линии магнитного поля, уплотняют магнитно-абразивную среду, устраняют зазоры, образующиеся при движении обрабатываемых. деталей относительно среды; В процевсе.столкновений движущихся деталей со стальными шариками происходит упрочнение, наклеп поверхности, что улучшает равномерность обработки, устраняет поверхностные де- фекты, создает сжимающие напряжения и увеличивает сопротивление деталей усталости при последующей эксплуатации, Формула изобретения

Способ магнитно-абразивной обработки деталей ферромагнитной средой в магнитном поле, при котором детали располагают в кольцевой рабочей зоне, образованной полюсами магнитной системы, и задают им вертикальную осцилляцию и вращение вокруг оси рабочей зоны, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности при обработке ëîïàток ГГД, в качестве ферромагнитной среды берут смесь чугунной крошки и стальных шариков диаметром 1,6 мм при содер>кании шариков О, I-0,3 от массы среды.

1815184

0 Ю гО Я ео 5Î 6П Ю 8О Ю e0 C %

Составитель С.Лоскутов

Техред М.Моргентал Корректор T.BàøêoBè÷

Редактор Н.Коляда

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

Заказ 1614 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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