Способ снятия внутренних напряжений при механической обработке литых деталей

 

Способ может быть использован для снятия внутренних напряжений с целью повышения точности механической обработки отливок и стабилизации их размеров. Деталь обрабатывают импульсами магнитного поля по режимам: напряженность магнитного поля - 10^-6 А/м, частота следования импульсов - 5 Гц, длительность импульса - 500 мкс, продолжительность обработки - 10 - 15 мин. Обработку проводят после чистовой расточки отверстий перед хонингованием. 1 ил.

Изобретение относится к способам снятия внутренних напряжений с целью повышения точности механической обработки отливок, а именно блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ снятия внутренних напряжений в сварных конструкциях обработкой зоны сварного шва и трещиноопасной области пришовной зоны импульсным магнитным полем (см. Малыгин Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. - М. : Машиностроение, 1989, с. 64). Способ состоит в том, что для уменьшения напряжения в сварных деталях проводят локальную магнитоимпульсную обработку поверхности сварных швов и трещиноопасной области пришовной зоны путем перемещения индуктора, фокусирующего магнитное поле напряженностью 20^-6 А/м на глубину до 100 мм в указанной зоне. Обработка производится вручную за 5 - 10 циклов.

Недостатком данного способа является невозможность объемного воздействия на материал крупногабаритных деталей за один цикл.

Известен способ воздействия на объекты с целью улучшения свойств материалов и изделий, в частности на конденсированные системы радиотехнического производства последовательностью импульсов относительно слабого магнитного поля напряженностью 10^-6 А/м с крутым передним фронтом (см. журнал "Электронная обработка материалов", Институт прикладной физики АН Молдавии, N 2, 1995, с. 46).

Этот способ имеет ограниченные технологические возможности при обработке крупногабаритных деталей.

Собираемость и эксплуатационные свойства изделий зависят от точности изготовления сопрягаемых деталей. Так например, при изготовлении блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания с течением времени происходит изменение (деформация) размеров цилиндровых отверстий. Это связано с внутренними напряжениями, возникающими в материале при механической обработке.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего снимать внутренние напряжения и стабилизировать размеры крупногабаритных литых деталей.

Это достигается путем обработки изделий импульсами относительно слабого магнитного поля, создающегося установкой типа ОИМП, которые через накопительный конденсатор периодически разряжаются на индуктор, в полости которого находится изделие.

Способ состоит в том, что блок цилиндров двигателей помещают в установку ОИМП-102 с выносным индуктором диаметром 430 мм и высотой 450 мм и обрабатывают по режиму: напряженность магнитного поля - 10^-6 А/м, частота следования импульса - 5 Гц, длительность импульса - 500 мкс, продолжительность обработки - 10 - 15 мин. Обработку блоков цилиндров проводят после черновой и чистовой расточки отверстий пред окончательной механической обработкой (хонингованием). Степень стабилизации размеров определяют проведением замеров цилиндровых отверстий в двух взаимно перпендикулярных направлениях и в трех уровнях по высоте. Замеры производят сразу после хонингования и по истечении 24-х и более часов.

В процессе разработки предлагаемого способа были опробованы различные режимы импульсной магнитной обработки с частотой импульса от 0,5 до 10 Гц, напряженностью магнитного поля от 10^-4 до 10^-6 А/м. Обработку деталей импульсным магнитным полем проводили на различных стадиях механической обработки: после черновой и после чистовой расточки отверстий, а также после хонингования. Продолжительность обработки изменяли от 5 до 40 минут.

Замеры цилиндричности отверстий показали, что обработка деталей при напряженности поля до 10^-4 А/м, при частоте импульса - 0,5 - 5 Гц и продолжительности обработки 5 - 10 минут не обеспечивает стабилизации размеров цилиндров. Абсолютная величина деформации отверстий цилиндров при этих режимах составила 1,1 - 2,5 мкм, что не удовлетворяет требованиям чертежно-технической документации.

Введение операции обработки импульсным магнитным полем после хонингования также не обеспечило стабилизацию размеров отверстий.

Результаты проведенных исследований показали, что используемые в предлагаемом способе режимы являются наиболее оптимальными для достижения поставленной цели.

Эффективность способа подтверждается графиком (см. чертеж), построенным по результатам замеров отверстий блока цилиндров двигателя ЗМЗ -406. Из графика следует, что абсолютная величина деформации цилиндрового отверстия блока цилиндров без применения предлагаемого способа с течением времени составляет 35 - 40 мкм, что требовало повторного хонингования 90% обрабатываемых деталей. Абсолютная величина деформации цилиндрового отверстия блока цилиндров с использованием предлагаемого способа с течением времени составляет 0 - 10 мкм, что отвечает требованиям чертежно-технологической документации.

Предлагаемый способ снятия внутренних напряжений блоков цилиндров отличается низким энергопотреблением, экологически чист, не требует больших производственных площадей, так как используется установка приборного типа, легко автоматизируется и позволяет стабилизировать точность размеров цилиндровых отверстий, полученную окончательной механической обработкой.

Формула изобретения

Способ снятия внутренних напряжений при механической обработке литых деталей, заключающийся в воздействии на объекты последовательностью импульсов относительно слабого магнитного поля напряженностью до 10^-6 А/м с крутым передним фронтом, отличающийся тем, что обработку осуществляют после чистовой расточки цилиндрового отверстия перед хонингованием в течение 10-15 мин с частотой следования импульсов 5 Гц и длительностью импульса 500 мкс.

РИСУНКИ

Рисунок 1