Способ упрочнения каналов детали


 


Владельцы патента RU 2537411:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки внутренних поверхностей каналов детали. Обеспечивают вибрацию с частотой 20-30 Гц корпуса контейнера, содержащего токопроводящие стальные шарики для возвратно-поступательного движения последней через каналы детали. Подают низковольтное напряжение на корпус и на обрабатываемую деталь, которую изолируют от корпуса. В контейнер подают слабопроводящую жидкость в виде технической воды для передачи между шариками низковольтного напряжения в 4-8 В. В результате обеспечивается равномерная степень наклепа и устраняются микротрещины на обрабатываемой поверхности детали. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области комбинированной обработки и может быть использовано для отделки и упрочнения токопроводящими гранулами внутренних поверхностей каналов, например узких сквозных межлопаточных каналов колес турбин с наружным бандажом, имеющих нестабильную исходную микро- и макрогеометрию поверхности и неравномерные физико-механические свойства поверхностного слоя материала.

Известен способ обработки с применением потока токопроводящего электролита и твердого наполнителя в виде абразивных, токопроводящих или электрически нейтральных гранул для отделки и упрочнения поверхностей, удаленных от электрода-инструмента [1]. Напряжение подается на деталь и на устройство подачи электролита и гранул. Однако при этом способе гранулы в потоке электролита и из-за постоянных соударений друг с другом значительно теряют кинетическую энергию и не обеспечивают постоянного электрического контакта с деталью для стабильного анодного растворения поверхностного слоя материала с целью выравнивания микрорельефа обрабатываемой поверхности.

Известен способ вибрационной обработки [2], заключающийся в продавливании рабочей среды вдоль стенок каналов детали под действием вибрации со стороны широкой части межлопаточных каналов. Данный способ не позволяет обрабатывать узкие каналы, в которые не могут помещаться специальные вставки, выравнивающие гранулы обрабатывающей среды относительно стенок каналов.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ вибрационной обработки [3]. Данный способ обработки заключается в периодическом возвратно-поступательном продвижении (виброэкструдировании) гранулированной рабочей среды через межлопаточные каналы детали в условиях низкочастотной (20-30 Гц) вибрации. Это продвижение осуществляется под действием динамического давления, создаваемого в рабочей среде попеременно на входе и выходе межлопаточного канала, в соответствии с направлениями ее виброэкструдирования. Во время обработки контейнеру с обрабатываемой деталью и рабочей средой сообщается колебательное движение в вертикальной плоскости. После каждого цикла виброэкструдирования осуществляются периодические повороты контейнера на 180° вокруг горизонтальной оси (знакопеременные повороты). После каждого поворота контейнер фиксируется в вертикальных угловых положениях, соответствующих положению его оси и главной оси обрабатываемой детали.

К основному недостатку способа относится ограниченное время непрерывной обработки вследствие образования от периодических соударений гранул с деталью на обрабатываемой поверхности твердого слоя оксидов, препятствующих дальнейшему удалению припуска. Требуется постоянное (через 10-15 минут обработки) обновление обрабатывающей гранулированной среды и травление поверхностей лопатки для удаления оксидов, что нарушает микроструктуру поверхностного слоя материала. Также отсутствие равномерных локальных воздействий между гранулированным инструментом и заготовкой не позволяет получить заданный стабильный наклеп поверхностного слоя канала, выровнять микрогеометрию поверхности и полностью удалить дефектный слой от предыдущих технологических операций, что сокращает срок эксплуатации изделий.

Предлагаемое изобретение направлено на получение равномерной степени наклепа и устранения микродефектов по всей обрабатываемой поверхности.

Это достигается тем, что при способе комбинированной обработки каналов, основанном на периодическом возвратно-поступательном продвижении гранулированной рабочей среды через межлопаточные каналы детали в условиях низкочастотной порядка 20-30 Гц вибрации, процесс обработки проводят в жидкой слабопроводящей среде с наложением электрического поля напряжением 4-8 В, а низковольтное напряжение подают непосредственно на корпус устройства и изолированную от корпуса обрабатываемую деталь.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема обработки.

Способ осуществляют в следующей последовательности: деталь 1 устанавливают в оснастке 2 с помощью крепежных болтов 3 на линии разъема корпуса 4. Перетекание тока через корпус 4 контейнера на деталь 1 устраняют установкой между ним и оснасткой 2 диэлектрических прокладок 5 и втулок 6. В верхнюю часть корпуса 4 над деталью 1 помещают токопроводящие гранулы, заполняя внутреннюю полость корпуса 4 на 0,5-0,75 объема. Включают источник питания постоянным током 8, соединенный с деталью 1 и корпусом 4. На деталь 1 через оснастку 2 подают положительное напряжение, на токопроводящие гранулы 7 через корпус 4 подают отрицательное напряжение, обеспечивая этим анодное растворение поверхности детали в момент соударения с гранулами. Гранулы 7 вместе с корпусом 4 совершают возвратно-поступательные движения в условиях низкочастотной вибрации, перемещаясь по каналам детали под действием силы тяжести, вследствие чего происходит обработка канала. После каждого цикла виброэкструдирования осуществляются периодические повороты контейнера на 180° вокруг горизонтальной оси. После каждого поворота контейнер фиксируется в вертикальных угловых положениях на период времени, достаточный для полного прохождения гранул через каналы детали. В устройство в процессе обработки постоянно подается слабопроводящая жидкость 9, например техническая вода, для передачи низковольтного напряжения 4-8 В между гранулами.

При предлагаемой комбинированной обработке гранулы за счет механического воздействия создают сглаженный микрорельеф без концентраторов микротрещин, образуют в поверхностном слое материала детали остаточные напряжения сжатия при заданной степени наклепа, а анодное растворение микровыступов за счет электрохимического воздействия формирует стабильную, благоприятную для эксплуатации детали шероховатость. Достижимое изменение шероховатости в этом случае зависит от скорости анодного растворения в месте микровыступа, которая в момент контакта шарика с деталью резко увеличивается из-за повышения удельной проводимости в месте соударения в 1,2-1,3 раза в зависимости от физических свойств материала детали.

Пример осуществления способа.

Проводят обработку межлопаточных каналов колеса турбины в форме диска диаметром 110 мм, имеющих вид сужающихся по длине пазов переменного сечения, выполненных в радиальном направлении таким образом, что по периферии торца диска остается бандажное кольцо шириной 10 мм. Поперечное сечение такого паза трапецеидальное и имеет размеры на одном торце диска - 3×5×12 мм, а на другом 3×7×12 мм, длина канала - 10 мм. Угол раскрытия канала Р=30°. Все поверхности лопаток, образующих канал, криволинейные. Исходная шероховатость поверхности паза Ra=10…20 мкм. В качестве рабочей среды используют стальные полированные шарики диаметром 1,5 мм (Материал сталь 95X18, твердость HRC-60…62). Обработку производят в течение 20 мин с частотой колебаний 30 Гц и составляющими амплитуды колебаний: горизонтальной - 2,0 мм, вертикальной - 3,0 мм. Насыпной объем рабочей среды составляет 60% контейнера. Максимальная резонансная величина вертикальной составляющей размаха колебаний контейнера (при останове вибромашины) - не более 5 мм. В качестве слабопроводящей жидкости используют техническую воду. Напряжение на токоподводах 5 В.

Результаты отделочно-упрочняющей обработки межлопаточных каналов детали следующие:

- параметр шероховатости поверхности Ra, мкм - 0,19-0,36;

- сплошность (равномерность) обработки, % - 100;

- прогиб настроечных образцов в имитаторе (показатель эффективности их поверхностного упрочнения), мм - 0,2-0,3, что соответствует степени наклепа поверхностного слоя - 5÷8%.

Использование способа позволит расширить технологические возможности для отделки и упрочнения деталей лопаточного типа, повысить производительность и качество обработки поверхностей межлопаточных каналов, что позволит обеспечить повышение усталостной прочности, улучшение их эксплуатационных характеристик.

Источники информации

1. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2-х т. Т.2 / Под ред. В.П.Смоленцева // М.: Высшая шк., 1983. - 208 с.

2. Патент RU 2269406 С2 Российская Федерация, МПК В24В 31/116. Способ вибрационной обработки / В.П.Смоленцев, А.Н.Некрасов, А.В.Бондарь // Бюллетень изобретений. - 2006. - №4.

3. Патент RU 2173627 С2 Российская Федерация, МПК 7 В 24 В 31/06. Способ вибрационной обработки / Г.А.Сухочев, А.В.Бондарь, А.В.Левченко // Открытия. Изобретения. - 2001. - №26, - прототип.

Способ упрочнения внутренних поверхностей каналов детали, включающий обеспечение вибрации с частотой 20-30 Гц корпуса контейнера, содержащего гранулированную рабочую среду для возвратно-поступательного движения последней через каналы детали, отличающийся тем, что подают низковольтное напряжение на корпус и на обрабатываемую деталь, которую изолируют от корпуса, при этом в качестве гранулированной рабочей среды используют токопроводящие стальные шарики, а в контейнер подают слабопроводящую жидкость в виде технической воды для передачи между шариками низковольтного напряжения в 4-8 В.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области неразмерной ультразвуковой обработки в жидких средах и может быть использовано для удаления заусенцев с малогабаритных деталей преимущественно из легких сплавов и полимерных материалов, обладающих низким пределом прочности и модулем упругости.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для шлифования, полирования и упрочнения поверхностного слоя длинномерных деталей в контейнерах, совершающих низкочастотные колебания.

Изобретение относится к абразивным материалам для вибрационной финишной обработки, которые могут быть использованы для удаления заусенцев и сглаживания поверхностей.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при отделочно-зачистной вибрационной обработке деталей. Устройство содержит корпус с днищем округлой формы, основание с вибратором и пружинной подвеской и цилиндрический рабочий барабан, свободно размещенный в корпусе.

Изобретение относится к поверхностной обработке деталей при их относительном перемещении и ударном взаимодействии с рабочей средой и может быть использовано в вибрационных установках на предприятиях авиакосмической, автомобильной и других отраслей промышленности.

Изобретение относится к устройствам для поверхностной обработки деталей в результате относительного вибрационного перемещения и ударного взаимодействия рабочей среды и обрабатываемых деталей и может быть применено при виброударной обработке деталей из сталей, алюминиевых и титановых сплавов для улучшения микрогеометрии и снятия дефектных слоев с обрабатываемых поверхностей.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для шлифования, полирования и упрочнения поверхностного слоя деталей в контейнерах, совершающих низкочастотные колебания.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в виброобрабатывающем оборудовании для финишной отделочно-упрочняющей обработки деталей сложной формы.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при безразмерной абразивной обработке деталей абразивным наполнителем для удаления заусенцев, облоя, ржавчины, окалины, округления острых кромок, полирования, а также при упрочнении деталей поверхностным пластическим деформированием специальными наполнителями.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в вибрационных установках при виброударной обработке стальными шариками или абразивными гранулами деталей из сталей, алюминиевых и титановых сплавов на предприятиях авиакосмической, автомобильной и других отраслей промышленности.

Изобретение относится к калибровке отверстий малого сечения в форсунках. Предложен инструмент в виде токопроводящей проволоки с нанесенными нетокопроводящими износостойкими твердыми узкими поясками, наружный диаметр которых уменьшается по длине проволоки пропорционально толщине наносимого покрытия, причем наружный диаметр последнего пояска равен наружному диаметру отверстия после калибровки, а шаг между поясками составляет не более половины длины калибруемого отверстия.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию поверхностей стальных деталей. В способе сначала на поверхность стальных деталей наносят слой антифрикционного покрытия из меди на режимах, при которых ток короткого замыкания Jкз=0,5-0,6 A, напряжение холостого хода Uхх=56,1 В, емкость накопительного конденсатора С=20 мкФ, а затем слой покрытия из износостойкого высокотвердого металла или его карбида, выбираемого из группы Ti, V, W, на режимах, при которых ток короткого замыкания Jкз=2,0-2,2 А, напряжение холостого хода Uхх=68,7 В, емкость накопительного конденсатора С=300 мкФ.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для локального удаления диэлектрических покрытий с металлических деталей, например для обеспечения сварочных, паяльных, клеевых работ, измерения твердости основы, толщины покрытия.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам восстановления высевающего диска для пневматического высевающего аппарата, и может быть использовано при ремонте сеялки.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению роторов турбин, компрессоров и насосов, валов с зубчатыми колесами редукторов, осей и валов сельскохозяйственных машин и др.

Группа изобретений относится к обработке поверхностей заготовок перед термическим напылением. Технический результат - улучшение адгезии покрытия к поверхности.

Изобретение относится к области нанесения покрытия с использованием электрического разряда, в частности к формированию покрытия, закрывающего отверстие объекта.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам получения теплозащитных покрытий на деталях турбин из никелевых или кобальтовых сплавов, в частности газовых турбин авиадвигателей и энергетических установок.
Изобретение относится к способам повышения стойкости металла к коррозии и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления и упрочнения инструмента для чистовой обработки осесимметричных деталей, например мелкомодульных твердосплавных долбяков.

Изобретение относится к комбинированным методам разделения металлов. Способ включает струйную обработку с использованием свободного абразива и анодное растворение припуска, при этом в качестве абразива используют нетокопроводящие абразивные гранулы, на которые наращивают слой льда из электролита толщиной не менее высоты выступания граней абразива, при этом абразивные гранулы со слоем льда из электролита подают на разделяемый материал, подключенный к положительному полюсу источника тока, водяной струей через смесительную камеру, которая подключена к отрицательному полюсу источника тока.
Наверх