Способ для упрочняющей обработки цилиндрических поверхностей дробью, кавитационными кавернами

 

Изобретение относится к области дробеструйной обработки цилиндрических поверхностей. На обрабатываемую поверхность подают рабочую смесь устройством в виде турбины с сопловым узлом, образующим кольцевой дискообразный инструмент. Подачу рабочей смеси осуществляют с использованием спаренных электродвигателя и генератора с роторами, жестко насаженными на турбину, которая получает вращение от рабочей смеси. В качестве рабочей смеси используют стальные шарики, а в качестве дискообразного инструмента - дробефакельный инструмент. Предусмотрено использование кавитационного смесителя и кавитационного инструмента. Технический результат выражается в усилении поступающего на обрабатываемую поверхность потока дроби. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области дробеструйной отделочно-упрочняющей технологии цилиндрических поверхностей деталей, в том числе гильз цилиндров блоков или самих блоков двигателей внутреннего сгорания, а также компрессоров.

Известны установки, устройства и способы для отделочно-упрочняющей обработки деталей с цилиндрической формой поверхности дробеударным методом (см. А. С. СССР N 272345, N 698751, N 872235, N 1553361, N 1523319, N 1609542, N 2101163.

Известны также способы обработки осесимметричных деталей цилиндрической формы стальными шариками в среде смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ), которая одновременно является их энергоносителем в потоке, скорость которого соизмерима с окружной скоростью вращения детали (А.С. СССР N 814695, БН N 11, 1981) и N 2106236, которое служит прототипом настоящего устройства, в котором удар о преграду единичного шарика носит контактно-сдвиговой характер с элементом обкатки, а само пятно зоны деформационного нагружения дробевого потока преобразуется в кольцевой деформационный источник нагружения движущейся с заданной подачей относительно потока (пучка) дроби с элементами кавитационно ультразвуковых колебаний при их подаче.

Такой вид деформационного нагружения существенно повышает качество макро- и микрорельефа (Ra до 15 мкм) обработанной поверхности и обеспечивает создание наклепанного слоя без образования подслойного максимума остаточных напряжений сжатия, при этом отраженные шарики уходят на поверхность, создавая хаотичный вихревой поток, делая скользящее касание по обрабатываемой поверхности.

Для формирования аналогичной макро- и микротопографии и напряженного деформационного состояния разработана схема устройства для внутренней цилиндрической поверхности, которое бесшумно, т.е. оно работает без наложения вторичных рекошетирующих ударов на обработанную поверхность в стесненных условиях цилиндра, при наложении на обрабатываемую поверхность дополнительно кавитационно-ультразвуковых колебаний, а при обработке с подключением кавитационного устройства шариками с кавитационными кавернами, при исключении шариков (дроби) обработка производится только кавитационно-каверновым потоком.

Для достижения технического результата - усиления поступающего потока дроби (рабочей смеси), или кавитационных каверн, просто кавитационных каверн - в устройстве предусмотрена установка электродвигателя в паре с генератором, обеспечивающим работу электродвигателя, которые после подачи струи рабочей смеси начинают работать, самостоятельно увеличивая поступающий поток рабочей смеси в несколько раз, в зависимости от скорости вращения ротора электродвигателя, который совместно с ротором генератора жестко насаживаются на турбину, подающую рабочую смесь.

На чертеже (фиг.1,2) приведена схема описываемого устройства.

На станине гидродробеструйной или пневмодробеструйной установки, выполненной на базе специализированного модуля автоматической линии на хонингование цилиндров ДВС (или индивидуальной установки, предназначенной для проведения ремонтных работ гильз любых автомобилей или цилиндров блоков ДВС ВАЗ), закрепляется блок 12 с фальшцилиндрами 13, 15. Предварительно блок цилиндров проходит полный цикл обработки за исключением финишной операции хонингования, вместо которой введена операция по предложенному способу.

При необходимости обработки поверхности с наличием минимального микрорельефа (Ra = до 0,04 мкм) поверхность обрабатывают с хонингованием и с раскаткой шариком или роликом при увеличении давления под углом 45^o.

Над блоком соосно цилиндрам расположены шпиндели 14, несущие в себе рабочую смесь 16, в которые устанавливаются устройства (головки), состоящие из корпуса 1, хвостовика 2, турбины 3 с ребрами 5, устанавливаемой на подшипники 4 (хвостовика) и 12 (корпуса) в нижней (концевой) части, имеющей окружной блок 10 с соплами 9 соплового узла, через которые выбрасывается рабочая смесь 11, на которую насажены роторы 6 (электродвигателя), 7 (генератора) и статоры 8 (электродвигателя), 8' (генератора).

Используя установку А. С. СССР N 1049239, N 1523319 кл. B24, рабочая смесь подается с помощью электромагнитного вибратора 17 через два гибких шланга 18 и 19.

Пример. На фиг.1, 2 проводится дробеударная отделочно-упрочняющая операция блока цилиндра ВА3-2101, прошедшего полный технологический цикл обработки поверхности за исключением хонинговальной операции, а при необходимости обработки поверхности с наличием минимального микрорельефа (Ra = до 0,04 мкм) поверхность обрабатывается с хонингованием и раскаткой шариком или роликом под углом 45^o.

Давление рабочей смеси 16, поступающей через канал хвостовика 2 (с подшипниковыми шариками 0,5.... 2,0 мм ГОСТ 37622-70, III-IV степени точности) или стекловолокнистые шарики, обеспечивающие при обработке поверхности цилиндров микроволокнистый налет, который сохраняет поверхность от коррозии и обеспечивает отсутствие схватывания поверхностей пары трения (кольцо, цилиндр) при длительной неэксплуатации автомобиля, при хранении в сыром или загазованном месте, составляет P = 0,30... 0,45 мПа; давление рабочей смеси на выходе из сопел 9 увеличивается в зависимости от скорости вращения ротора электродвигателя и генератора, т.е. P = 0,45...0,80 мПа.

Исходная шероховатость поверхности цилиндров: а = 0,35 мкм. Исходная твердость поверхности цилиндров: НВ = 210-240. В качестве СОЖ трансформаторное масло с присадком поверхностно-активного вещества (ПАВ). Количество двойных ходов в минуту шпинделя с ускорителем = 12; частота вращения турбины при давлении P = 15 мПа СОЖ перед форсунками 9 составляет - 12000 мин^-1.

Полученные сравнительные данные по традиционной операции хонингования и отделочно-упрочняющей обработки кольцевым дискообразным дробефакельным инструментом, сформированным турбонасадкой 3, показывает, что топографический макро- и микрорельеф имеет более качественный характер, сопоставленный с выглаженной поверхностью, при этом по высотным параметрам шероховатость у предложенного способа составляет Ra= 0,15 мкм, что и у процесса хонингования, но с более качественной кривой опорной поверхности выступов, что значительно повышает противоизносные характеристики обработанной поверхности.

Кроме того, замеры остаточных напряжений обработанных поверхностей фальшцилиндров показали плавное распределение о.н. с максимумом у поверхности, что также дополнительно способствует увеличению противоизносных характеристик. Твердость приповерхностного слоя в пределах 80-120 мкм возросла до НВ 260-300 единиц.

Использование предлагаемого устройства для упрочняющей обработки цилиндрических поверхностей деталей позволяет расширить технологические возможности предлагаемых способов. Обеспечивается дополнительная обработка цилиндрических поверхностей за счет вихревого потока скользяще-хаотичного вида рикошетируемой рабочей смеси.

Формула изобретения

1. Способ упрочняющей обработки цилиндрических поверхностей рабочей смесью, включающий подачу рабочей смеси устройством в виде турбины с сопловым узлом в условиях соотносительных скоростей рабочей смеси и перемещения обрабатываемой поверхности и воздействие на упрочняемую поверхность рабочей смесью, которую подают соплами кольцевого дискообразного инструмента, отличающийся тем, что подачу рабочей смеси на упрочняемую поверхность осуществляют с использованием спаренных электродвигателя и генератора с роторами, жестко насаженными на турбину, при этом генератору сообщают вращение от рабочей смеси, подаваемой на турбину, а вырабатываемой электроэнергией обеспечивают электродвигатель.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочей смеси используют стальные шарики, а в качестве кольцевого дискообразного инструмента - дробефакельный инструмент.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит кавитационный смеситель, а в качестве кольцевого дискообразного инструмента используют кавитационный инструмент.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что увеличивают давление рабочей смеси посредством увеличения числа оборотов турбины.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обеспечивают дополнительную обработку цилиндрических поверхностей за счет вихревого потока скользяще-хаотичного вида рикошетируемой рабочей смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2