Способ обработки маложестких заготовок сложнопрофильных деталей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при поверхностном пластическом деформировании маложестких заготовок с криволинейными поверхностями. Устанавливают на опорных шариках в акустических концентраторах напротив друг друга по обе стороны заготовки сферические деформирующие элементы. Подводят СОЖ через осевые каналы, выполненные в акустических концентраторах. При этом сферическим деформирующим элементам и СОЖ сообщают амплитудно- или частотно-модулированные колебания ультразвуковой частоты. В результате снижается усилие деформирования и сопротивление пластической деформации материала поверхностного слоя заготовки, уменьшается контактная температура в зоне обработки. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке криволинейных поверхностей маложестких заготовок из различных металлов и сплавов, а также для формирования заданных физико-механических параметров поверхностного слоя (ПС), таких как величина остаточных напряжений (ОН), микротвердость, шероховатость, размер зерен и фазовый состав.

Существуют способы поверхностного пластического деформирования (ППД) криволинейных поверхностей заготовок турбинных лопаток по патентам US №5826453, US №6415486 и US №6622570. Трение упрочняющего элемента по поверхности обрабатываемой заготовки вызывает возникновение тепла в зоне обработки, что в свою очередь приводит к ухудшению физико-механических параметров ПС или снижению производительности обработки. Указанный ниже технический результат обосновывает способ решения данной проблемы.

Технический результат состоит в повышении производительности процесса формирования в ПС обрабатываемой маложесткой заготовки сжимающих ОН, обеспечения заданной микротвердости, шероховатости, размера зерен и фазового состава путем наложения на расположенные по обе стороны обрабатываемой маложесткой заготовки деформирующие элементы сферической формы, установленные на опорных шариках в акустических концентраторах, и на подаваемую через осевой канал акустических концентраторов смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ) амплитудно- или частотно-модулированных колебаний ультразвуковой частоты. Это объясняется увеличением деформационного упрочнения материала ПС обрабатываемой маложесткой заготовки за счет многократного изменения усилия деформирования, снижением сопротивления пластической деформации материала ПС, снижением трения между индентером, заготовкой и концентратором за счет прерывистого контакта, увеличением объема проходящей через зону обработки СОЖ за счет возникающей в жидкости под воздействием ультразвука кавитации.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе ППД к криволинейной поверхности маложесткой заготовки подводят, прижимают с некоторым усилием и перемещают по определенной траектории два деформирующих элемента сферической формы, которые пластически деформируют и упрочняют ПС заготовки. Причем деформирующие элементы устанавливаются соосно напротив друг друга по обе стороны заготовки. Использование амплитудно- или частотно-модулированных ультразвуковых колебаний способствует значительному снижению усилий деформирования, необходимых для получения эквивалентных деформаций, снижению контактной температуры и улучшению теплоотвода из зоны обработки из-за вовлечения в кавитационные процессы, возникающие в СОЖ в контактных зонах, паровоздушных пузырьков большего диапазона размеров, позволяя создать сжимающие ОН в ПС, получить высокую микротвердость, уменьшить высоту микронеровностей и сформировать необходимый фазовый состав.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в наложении на деформирующие элементы сферической формы и на подаваемую через осевые каналы в акустических концентраторах СОЖ амплитудно- или частотно-модулированных колебаний ультразвуковой частоты. При этом деформирующие элементы, обладающие более высокой твердостью по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки, устанавливаются на опорные шарики соосно напротив друг друга по обе стороны обрабатываемой маложесткой заготовки. Это позволяет формировать заданные физико-механические параметры ПС обработанной детали, а также увеличить производительность до 1,5 раз при сохранении или улучшении требуемых параметров качества ПС обработанной детали.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления, заключаются в следующем.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, показанным на фиг. 1, на котором представлена схема обработки маложесткой заготовки. На схеме обозначены:

1 - держатель;

2 - деформирующий элемент;

3 - кольцо пьезокерамическое;

4 - концентратор акустический;

5 - корпус;

6 - крышка;

7 - манипулятор;

8 - опорный шарик;

9 - шланг;

10 - штуцер;

11 - гайка;

СОЖ - смазочно-охлаждающая жидкость;

УЗК - ультразвуковые колебания.

Сущность изобретения состоит в том, что поверхностное пластическое деформирование маложесткой заготовки криволинейной формы ведут с помощью расположенных соосно напротив друг друга по обе стороны обрабатываемой заготовки деформирующих элементов 2 сферической формы, удерживаемых держателями 1 и установленных на опорных шариках 8 в акустических концентраторах 4, через осевые каналы которых в зону обработки подводится СОЖ, при этом деформирующим элементам и СОЖ сообщают амплитудно- или частотно-модулированные колебания ультразвуковой частоты.

Способ поверхностного пластического деформирования маложестких заготовок с криволинейными поверхностями, отличающийся тем, что поверхностное пластическое деформирование осуществляют расположенными соосно напротив друг друга по обе стороны заготовки сферическими деформирующими элементами более высокой твердости по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки, установленными на опорных шариках в акустических концентраторах, через осевой канал которых подводят СОЖ, при этом сферическим деформирующим элементам и СОЖ сообщают амплитудно- или частотно-модулированные колебания ультразвуковой частоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к упрочнению металлических деталей машин поверхностным пластическим деформированием. Осуществляют зажатие детали снизу и сверху по ее краям посредством установленных в раме вращающихся прижимных валов.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при поверхностном пластическом деформировании цилиндрических и торцовых поверхностей. Осуществляют обработку вращающейся заготовки сферическим деформирующим элементом более высокой твердости по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки.

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке деталей методами поверхностного пластического деформирования. Осуществляют внедрение деформирующего элемента в обрабатываемую поверхность и его перемещение по обрабатываемой поверхности.

Изобретение относится к ультразвуковым инструментам для деформационной обработки. Инструмент содержит корпус с ручкой и направляющими скольжения, в которых установлен с возможностью осевого возвратно-поступательного движения стакан с фланцем и насадкой.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для формирования плосковершинного микрорельефа деталей трибосопряжений со смазочными микровпадинами.

Изобретение относится к области упрочняюще-чистовой обработки деталей. Пропускают импульсы электрического тока плотностью энергии импульсов 700-3000 Дж/мм2 в месте контакта деформирующего инструмента с деталью и осуществляют давление деформирующего инструмента на поверхность детали, обеспечивающее пластическую деформацию и упрочнение поверхностного слоя.

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к раскатке дорожек качения колец подшипников качения. Используют раскатку в виде полой оправки с деформирующими элементами в виде шариков, установленными в отверстия, равномерно расположенные на торце полой оправки.

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство для накатывания на станках содержит накатную головку с закрепленным посредством оси роликом, соединенную с державкой, выполненной в виде бруска, одна сторона которой имеет паз, а другая сторона выполнена с возможностью закрепления в резцедержателе станка.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении деталей. Покрывают заготовку смесью глицерина со шламом от абразивной обработки.

Изобретение относится к области металлообработки. Осуществляют электромеханическую высадку поверхности детали с образованием на ней канавок и электромеханическое сглаживание высаженных участков.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для ультразвукового упрочнения деталей типа тел вращения на станках с ЧПУ. Устройство содержит корпус, акустическую систему, состоящую из преобразователя, соединенного с волноводом, на торцевой части которого закреплен излучатель ультразвука. Акустическая система соосно закреплена во внутреннем гнезде полого поршень-штока, имеющего две опорные наружные цилиндрические поверхности, большего и меньшего диаметров. Опорная поверхность поршень-штока большего диаметра сопряжена с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, а опорная поверхность поршень-штока меньшего диаметра - с внутренней цилиндрической поверхностью направляющей втулки. Направляющая втулка установлена в корпусе и предназначена для настройки усилия обработки с помощью установленного в корпусе датчика давления путем регулировки длины замкнутой гидравлической полости, образованной рабочим торцом поршень-штока, торцом направляющей втулки, внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и наружной поверхностью поршень-штока, имеющего меньший диаметр. На опорной поверхности поршень-штока меньшего диаметра установлена пружина сжатия, один торец которой соприкасается с рабочим торцом поршень-штока, а другой - с торцом направляющей втулки. Жесткость упомянутой пружины сжатия k выбирается из соотношения k < p S Δ , где p - давление в замкнутой гидравлической полости, S - площадь рабочего торца поршень-штока, Δ - смещение поршень-штока под действием усилия со стороны обрабатываемой поверхности детали. В результате обеспечивается стабильность обработки партии деталей на станке с ЧПУ. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для пластического деформирования кромок двутавров. Устройство содержит обминающие ролики, имеющие галтель для пластического деформирования каждой кромки двутавра и выполненные из материала с твердостью выше, чем материал заготовки двутавра. По меньшей мере один упомянутый обминающий ролик имеет коническую форму и его ось расположена под углом к плоскости полки двутавра так, что при пластическом деформировании кромок одной полки двутавра обминающие ролики не мешали движению второй полки двутавра. В результате кромки двутавра выполняются со скругленным гладким краем, а также обеспечивается их упрочнение. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке щеточными машинами. Последняя содержит вращающийся от привода держатель щетки, кольцевую щетку, имеющую фланец с направленной наружу щетиной, и стопорное устройство, погруженное во вращающийся фланец со щетиной. Стопорное устройство выполнено в виде шлифовального круга с возможностью обеспечения дополнительно к функции останова щетины также функции шлифования щетины. Различие между этими функциями устанавливается в соответствии с направлением вращения кольцевой щетки и/или в соответствии с положением стопорного устройства по отношению к фланцу со щетиной. В результате упрощается конструкция щеточной машины. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к отделочно-упрочняющей обработке цилиндрических поверхностей деталей выглаживанием. Осуществляют вращательное движение детали и продольное перемещение алмазного выглаживающего инструмента. Выглаживающему инструменту сообщают одновременно возвратно-качательное движение в основной кинематической плоскости обработки и вращательное движение вокруг своей оси. В результате расширяются технологические возможности и повышается износостойкость выглаживающего инструмента. 2 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при финишной обработке поверхностей прецизионных деталей. Способ включает предварительную обработку заготовки с обеспечением макрогеометрии ее поверхности и последующее формирование на ней маслоудерживающего рельефа, который формируют на станке с ЧПУ путем нанесения сферической фрезой взаимно перпендикулярных канавок с параметрами, обеспечивающими получение толщины смазочной пленки не менее 5 мкм, приходящейся на единицу площади обрабатываемой поверхности. Обеспечивается получение оптимальной равномерной маслоудерживающей поверхности на всей плоскости детали.

Изобретение относится к упрочняющей обработке деталей. Обеспечивают пропускание в месте контакта деформирующего инструмента с деталью импульсов электрического тока. Осуществляют давление деформирующего инструмента на поверхность детали и воздействие на деформирующий инструмент ультразвуковых колебаний. В месте контакта деформирующего инструмента с деталью пропускают электрический ток с плотностью i<i min, где i min - плотность электрического тока, при которой в материале детали происходят фазовые превращения, приводящие к образованию упрочненного поверхностного слоя с высокодисперсным мартенситом - белым слоем. Ультразвуковые колебания совершают с амплитудой а=p a/2πρ·ν·c, где р а - акустическое давление, создающее пластическую деформацию на заданную глубину поверхностного слоя; ρ - плотность обрабатываемого материала; ν - частота ультразвуковых колебаний; с - скорость распространения ультразвуковых волн в обрабатываемом материале. В результате повышается контактная выносливость и долговечность деталей. 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к упрочнению металлических втулок. Осуществляют фиксацию торцов полой заготовки. Вращают полую заготовку. Нагревают внутреннюю поверхность полой заготовки до температуры, не достигающей температуры рекристаллизации материала заготовки. Осуществляют обкатку ее наружной поверхности путем возвратно-поступательного осевого перемещения роликовой матрицы. Используют роликовую матрицу, состоящую из одного или более роликов, один из которых имеет участок большего диаметра. В результате обеспечивается увеличение глубины упрочненной зоны заготовки. 1 ил., 1 пр.
Наверх