Способ контроля дробеструйного упрочнения деталей

Изобретение относится к технологиям упрочнения деталей авиационных двигателей с помощью дробеструйной обработки. Способ включает дробеструйную обработку поверхности контрольной пластины квадратной формы, изготовленной из материала обрабатываемой детали, измерение стрелы прогиба деформированной контрольной пластины. Максимальные остаточные напряжения в поверхностных слоях контрольной пластины определяют по формуле: где ω0 - стрела прогиба в центре контрольной пластины, вызванной действием остаточных напряжений, мм; Е - модуль упругости материала контрольной пластины, Н/м2; h - толщина контрольной пластины, мм; μ - коэффициент Пуассона материала контрольной пластины; а - габаритный размер контрольной пластины квадратной формы, мм. Техническим результатом является упрощение способа, снижение трудоемкости распределения остаточных напряжений по толщине контрольной пластинки, повышение точности контроля остаточных напряжений при дробеструйном упрочнении.

 

Изобретение относится к технологиям упрочнения деталей авиационных двигателей с помощью дробеструйной обработки деталей.

Известен способ определения остаточных напряжений при дробеструйной обработке деталей, включающий дробеструйную обработку поверхности деталей. Для дробеструйной обработки применяют металлические микрошарики из закаленного порошка быстрорежущих сталей марок ПР10Р6М5 или аналогичных, ШХ15. Фракционность шариков 0.16-2 мм. Упрочнение деталей микрошариками выполняют на специальных дробеметных установках, обеспечивающих равномерный поток микрошариков со скоростью 60-80 м/сек.

Контроль процесса выполняют путем измерения деформации контрольной пластины (образца-свидетеля), полученной при ее одностороннем наклепе в течение определенного периода времени. Для контроля применяют универсальные закаленные образцы из стали 65Г или У8 (см. A.M. Сулима и др. «Основы технологии производства газотурбинных двигателей. Москва, М. 1996). При обработке определяют стрелу прогиба контрольной пластины. По стреле прогиба определяют остаточные напряжения в пластине. Для этого используют метод Н.Н. Давиденкова (см. Биргер И.А. Остаточные напряжения. - М.: Машгиз, 1963). Согласно методу Н.Н. Давиденкова для определения остаточных напряжений из контрольной пластины вырезают достаточно длинную полоску и травлением производят последовательное снятие слоев. При снятии слоев полоска меняет геометрию за счет изменения напряженного состояния, что позволяет с использованием соответствующих соотношений определить распределение остаточных напряжений по толщине полоски и соответственно по толщине контрольной пластинки. Данный способ принят за прототип заявляемого способа.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого решения, - дробеструйная обработка поверхности контрольной пластины квадратной формы, изготовленной из материала обрабатываемой детали; измерение стрелы прогиба деформированной контрольной пластины.

К недостаткам известного способа, принятого за прототип, следует отнести сложность реализации способа контроля дробеструйного упрочнения деталей, трудоемкость определения остаточных напряжений и низкую точность определения остаточных напряжений. Кроме того, при стравливании слоев материала полоски происходит перераспределение остаточных напряжений, что также снижает точность их определения.

Задачей изобретения является упрощение способа, снижение трудоемкости распределения остаточных напряжений по толщине контрольной пластинки, повышение точности контроля остаточных напряжений при дробеструйном упрочнении.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе определения остаточных напряжений при дробеструйной обработке деталей, включающем дробеструйную обработку поверхности контрольной пластины квадратной формы, изготовленной из материала обрабатываемой детали, измерение стрелы прогиба деформированной контрольной пластины, согласно изобретению максимальные остаточные напряжения в поверхностном слое контрольной пластины определяют по формуле:

где ω0 - стрела прогиба в центре контрольной пластины, вызванная действием остаточных напряжений, мм;

Е - модуль упругости материала контрольной пластины, Н/м2;

h - толщина контрольной пластины, мм;

μ - коэффициент Пуассона материала контрольной пластины;

а - габаритный размер контрольной пластины квадратной формы, мм.

Признаки предлагаемого способа, отличительные от прототипа - определение распределения остаточных напряжений в контрольной пластине в зависимости от стрелы прогиба контрольной пластины (образца-свидетеля), вызванной действием остаточных напряжений в контрольной пластине.

Дифференциальное уравнение изгиба контрольной пластины определяется следующим дифференциальным уравнением изгиба прямоугольной пластины (см. С.П. Тимошенко, С. Войновский-Кригер. Пластинки и оболочки. - М.: Физматгиз, 1963):

где ω(х,у) - функция прогиба;

Р - поперечная нагрузка;

- цилиндрическая жесткость контрольной пластины;

Е - модуль упругости материала контрольной пластины;

μ - коэффициент Пуассона материала контрольной пластины;

h - толщина контрольной пластины.

В случае прогиба пластины остаточными напряжениями в уравнении (1) р=0 и уравнение (1) принимает вид

Контрольная пластина в процессе дробеметной обработки свободно опирается по контуру, при этом функция прогибов, формирующихся в процессе дробеметной обработки, имеет вид

где - размеры контрольной пластины в плане;

ω0 - стрела прогиба, соответствующая центральной части пластины.

Правая часть уравнения (3) не содержит действующей нагрузки.

Функция прогибов для свободного по контуру описания прямоугольной пластинки имеет вид

Функция (3) соответствует упругому деформированному состоянию от остаточных напряжений, сформированных в процессе дробеметной обработки.

При этом в сечениях контрольной пластины действуют изгибающие моменты

где μ - коэффициент Пуассона материала контрольной пластины;

D - цилиндрическая жесткость.

В экспериментах по дробеметной обработке в условиях Пермского моторного завода применяют квадратные пластины поэтому соотношения (6) будут идентичны

или после подстановки соотношений (5) и (7) при для квадратной пластины имеем

При изгибе пластины от остаточных напряжений

Из выражений (7) и (8) получим значения максимальных остаточных напряжений в контрольной пластине, соответствующих центру контрольной пластины

При известном значении стрелы прогиба ω0 из соотношения (8) определяются остаточные напряжения соответствующие центру контрольной пластины.

Пример конкретной реализации

В ОАО «Пермский моторный завод» выполнили дробеструйную обработку металлическими шариками из распыленного порошка быстрорежущих сталей.

Упрочнение деталей микрошариками выполнялось на дробеметных установках, обеспечивающих равномерный поток микрошариков со скоростью 60-80 м/сек. Контроль процесса выполнялся путем измерения деформации контрольной пластины (образца-свидетеля), полученной при ее одностороннем наклепе в течение 45±1 сек. Для контроля применили универсальные образцы из стали 65Г, закаленные до твердости HRCЭ 46.5…50 (HRCЭ 40.5…51.5). Для контроля дробеметной обработки стальными микрошариками применили контрольную пластину толщиной 1.3 мм. Стрела прогиба при этом составила 0.3 мм.

Для формулы (9) приняли

В результате расчета по формуле (1) получили

Способ определения остаточных напряжений при дробеструйной обработке деталей, включающий дробеструйную обработку поверхности контрольной пластины квадратной формы, изготовленной из материала обрабатываемой детали, измерение стрелы прогиба деформированной контрольной пластины, отличающийся тем, что максимальные остаточные напряжения в поверхностных слоях контрольной пластины определяют по формуле:

где ω0 - стрела прогиба в центре контрольной пластины, вызванная действием остаточных напряжений, мм;

Е - модуль упругости материала контрольной пластины, Н/м2;

h - толщина контрольной пластины, мм;

μ - коэффициент Пуассона материала контрольной пластины;

а - габаритный размер контрольной пластины квадратной формы, мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к устройствам для прочностных испытаний конструкций. В способе осуществляется непрерывный анализ процесса изменения параметров первичных датчиков от уровня прилагаемой нагрузки и при выходе расчетного параметра любого датчика за область доверительного интервала, что может произойти в случае возникновения пластических деформаций, образования макротрещин или потери устойчивости элемента конструкции, происходит прекращение нагружения и фиксация положения конструкции на начальном этапе разрушения с сохранением целостности конструкции для экспресс-анализа или доработки.

Изобретение относится к оптическим способам измерения деформаций в области исследования механических свойств материалов, в частности инструментальных сталей и твердых сплавов, путем приложения сжимающих статических нагрузок.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам проведения геомеханических испытаний. Способ включает бурение скважины, внедрение в испытываемый грунт лопастей крыльчатки, создание в испытываемом грунте радиальных сжимающих напряжений, постоянных в течение опыта, приложение к лопастям крыльчатки ступенчато-возрастающего крутящего момента, фиксацию максимального крутящего момента, вызывающего предельные сдвиговые касательные окружные напряжения, повторение опыта на аналогичном участке при другом уровне сжимающих радиальных напряжений и определение по парам значений сжимающих и сдвигающих напряжений параметров прочности грунта - угла внутреннего трения и удельного сцепления, причем испытание производится в извлеченном из скважины керне, при этом радиальные сжимающие напряжения создаются путем обжатия боковой поверхности керна, а лопастная крыльчатка внедряется по центру испытываемого керна.

Изобретение относится к области физики материального контактного взаимодействия. Технический результат - установление границ поверхностного и внутреннего трещинообразования структурированной и нарушенной материальной среды под возрастающей нагрузкой в естественных условиях и под водой.

Изобретение относится к области диагностики транспортных средств и отдельных его узлов и предназначено для оценки остаточного и отработанного ресурса узлов. Способ технической диагностики и оценки остаточного и отработанного ресурса узлов транспортных средств заключается в установке на контролируемый узел тензодатчика, акселерометра, датчиков температуры и акустической эмиссии, подаче сигналов с указанных датчиков на вход нейронной сети, определяющей текущий уровень нагрузки на узел, расчете показателя информационной энтропии и определении остаточного ресурса узла на основании известного показателя информационной энтропии, а также полученных данных об уровне нагрузки на узел.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для прогнозирования остаточного ресурса деталей и элементов конструкций с помощью рентгенографического контроля на этапе их изготовления и эксплуатации в различных областях промышленности и техники, например машиностроении.

Группа изобретений относится к области строительства, в частности к испытаниям бетона монолитных вертикальных строительных конструкций методом отрыва со скалыванием.

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно - к ледовым опытовым бассейнам для проведения испытаний моделей судов и инженерных сооружений, касается вопроса определения прочности льда в ледовом опытовом бассейне.

Изобретение относится к методам испытания металлов, в частности к методам определения толщины наклепанного слоя металлических деталей, и может быть применено в дробеструйной обработке рабочих поверхностей.

Изобретение относится к способам установления возможности термического совмещения различных конструкционных сталей в плакированных изделиях и может найти применение на предприятиях энергетической отрасли, в проектных и научно-исследовательских организациях при проектировании и изготовлении энергетического оборудования.

Изобретение относится к областям машиностроения. Для повышения конструкционной прочности стали способ включает ультразвуковую безабразивную обработку поверхности стали и финишное пластическое деформирование поверхности.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении винтовых цилиндрических пружин сжатия. Для увеличения стабильности упругих свойств пружины и сокращения времени производственного цикла способ упрочнения цилиндрических пружин включает навивку пружины с шагом, превышающим шаг готовой пружины, термообработку, люмоконтроль, шлифовку торцов, дробеметную обработку, заневоливание и наклеп штамповкой наружной и внутренней поверхности пружины и по линии контакта витков между собой за одну операцию или раздельно.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве пружин из стали. Способ включает операции навивки, закалки, отпуска, дробеструйной обработки и заневоливания пружины, после чего производят наклеп внутренней поверхности пружин с использованием устройства упрочнения.

Изобретение относится к способу снижения остаточных напряжений и может быть использовано при производстве сварных конструкций. Воздействуют потоком дроби направленным на поверхность сварного соединения.

Группа изобретений относится к способу дробеструйной обработки поверхности металлической детали для получения наноструктурированного поверхностного слоя и устройству для его осуществления.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке изделий конструкционных сталей. Для повышения ударной вязкости стали при сохранении высоких значений показателей твердости и прочности стальное изделие закаливают на мартенсит, после чего при комнатной температуре подвергают в течение 10-15 минут воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ, которое дополняют воздействием колеблющихся в пульсирующем воздушном потоке металлических пустотелых шариков, размещенных вдоль поверхности обрабатываемого изделия в виде параллельных рядов цепочек, в виде сетки из пересекающихся цепочек шариков или установленных в ячейки проволочной сетки.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для упрочнения винтовых цилиндрических пружин. Способ включает навивку пружины, термообработку, дробеметную обработку, заневоливание пружины или ее 3-5-кратное сжатие до соприкосновения витков и наклеп.

Изобретение относится к упрочнению поверхности металлических изделий. Осуществляют установку обрабатываемого изделия электрически изолированно на изоляторы с заземляющим проводом.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к металлообработке, и может быть использовано при изготовлении металлических изделий с повышенной износостойкостью поверхности.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к трубе из аустенитной нержавеющей стали. Труба изготовлена из стали, содержащей, в мас.%: от 14 до 28% Сr и от 6 до 30% Ni.

Изобретение относится к обработке внутренних поверхностей тонкостенных деталей. Детали устанавливают в контейнер и через полости деталей прокачивают гидродинамический поток рабочей среды.

Изобретение относится к технологиям упрочнения деталей авиационных двигателей с помощью дробеструйной обработки. Способ включает дробеструйную обработку поверхности контрольной пластины квадратной формы, изготовленной из материала обрабатываемой детали, измерение стрелы прогиба деформированной контрольной пластины. Максимальные остаточные напряжения в поверхностных слоях контрольной пластины определяют по формуле: где ω0 - стрела прогиба в центре контрольной пластины, вызванной действием остаточных напряжений, мм; Е - модуль упругости материала контрольной пластины, Нм2; h - толщина контрольной пластины, мм; μ - коэффициент Пуассона материала контрольной пластины; а - габаритный размер контрольной пластины квадратной формы, мм. Техническим результатом является упрощение способа, снижение трудоемкости распределения остаточных напряжений по толщине контрольной пластинки, повышение точности контроля остаточных напряжений при дробеструйном упрочнении.

Наверх