Способ поверхностного упрочненияметаллических изделий

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик 834159 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.11.78 (21) 2686546/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (51) М.К .

С 21 D 7/10

Гасударственный камнтет (23) Приоритет—

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20

СССР (53) УДК 621.787..4 (088.8) на денам нзаеретеннй н втнрьпий

Дата опубликования описания 06.06.81

Г" Г .

Н. Г. Ткачик, М. В. Медвидь и Б. Г. Озеров - -- (72) Авторы мэобретения (71) Заявнтель (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, к созданию поверхностно-упрочненного слоя на металлических изделиях типа тел вращения с помощью обкатки, выглаживания, дорнования или виброобработки. 5

Известен способ упрочнения поверхностного слоя, по которому, увеличивая глубину наклепа, увеличивают и степень наклепа.

Увеличения степени упрочнения достигают обычно проведением многократного поверхностного деформирования, т.е. увеличением числа проходов упрочнения (1).

Недостатком известного способа является наблюдаемое после трех-четырех проходов явление перенаклепа, при котором наружный пластически деформированный слой 15 отслаивается от нижних упругодеформированных слоев. Наблюдается также ухудшение шероховатости поверхности, объясняемое появлением привара, трением при многократном контактировании одних и тех же кристаллических группировок — упрочняе20 мой детали и упрочняющего инструмента.

Известен способ упрочнения поверхностного слоя металлических изделий путем многократного поверхностного деформирования в направлении, противоположном заданному.

С помощью технологической операции, заключающейся в деформировании изделия в направлении, противоположном току, деформация в котором вызвала изменение свойств, достигается частичное восстановление механических свойств материала, повышение пластичности или разупрочнения (2).

Существенный недостаток известного сно соба — деформирование всего объема металла. Воздействию деформации подвергаются не только поверхностные, но и глубинные слои металла изделия. Это связано с приложением больших нагрузок, сложностью осуществления и регулирования процесса. Кроме того, снятие внутренних напряжений и разупрочнение внутренних глубинных слоев сопровождается разупрочнением и повышением пластичности поверхностных слоев, что в большинстве случаев нежелательно, так как получение упрочненного поверхностного слоя минимальной глубины требуется при неизменных, либо восстановленных механических свойствах основного объема материала изделия.

834159

Цель изобретения — увеличение степени упрочнения поверхностного слоя при одновременном разупрочнении и повышении пластичности внутренних слоев металла.

Поставленная цель достигается тем, что усилие деформирования дифференцируют по проходам на меньшие по величине и направляют на каждом последующем проходе перпендикулярно к предыдущему с изменением точки приложения усилия на каждом проходе.

Способ применяется при изготовлении деталей типа ось на токарных автоматах. Упрочнению подвергают прутковые заготовки из стали 2Х13 для изготовления, на токарных автоматах деталей типа ось, содержащей обработанные (ф 11 — 0,12) и необработанные (412 — 0,43) поверхности. Учитывая необходимость упрочнения необрабатываемых поверхностей и условия резания на отдельных участках, при которых вершина резца находится вне зоны упрочнения (т.е. глубина резания больше или равна глубине уп- 20 рочненного слоя h ), диаметр заготовки принимает Ф 15 мм. Тогда глубина резания составляет 1,6 мм, а глубина упрочнения

-1,4 мм. Суммарное усилие сжатия на отдельных проходах упрочнения определяетдр. согласно существующей зависимости hy =Щ где hg — глубина упрочняемого слоя, мм;

Pc — суммарное усилие обжатия на отдельных проходах, кг; фу — предел текучести деформируемого материала, кг/мм .

Для стали 2Х138 = 45 кг/мм, тогда з0

Отсюда Pc = 176 кг.

Заданное усилие деформирования разделяют на три прохода ориентировочно по 58 кг на каждом. Первый проход осуществляется двухкратным волочением на стане тележечного типа мощностью 7 кВт. Обшее утонение прутка составляет 0,07 мм. Усилие волочения (Pg = 60 кг) определяется по мощности в киловаттах, затрачиваемой на деформацию волочения путем пересчета по 40 формуле Ng = Pbv, где Ng — мощность, расходуемая на волочение, кВт, определяемая по разности — полная мощность в процессе волочения N минус мощность холостого хода N В нашем примере N8 составляет 1,2 кВт; V - скорость волочения — в 4 нашем случае V=2 м/с. Итак: P =6! 14

- — 60 кг.

/30

Волочение проводится через волоку из твердого сплава со смазкой — мыльный порошок. Второй проход осуществляется двухкратным обкатыванием прутка в двухроликовом приспособлении на токарном станке модели 1Е61М. Скорость обкатки

12 м/мин. Продольная подача роликов

0,1 мм/об. Утонение прутков по диаметру составляет 0,03 мм. Усилие обкатывания

Р-58 кг определяется с помощью механического силомера.

Усилие направлено по касательной к поверхности прутка в поперечном сечении.

Третий проход (окончательный) осушествляется с помощью дробеструйной обработки на установке для зачистки литья. Каждый пруток подвергается рассредоточенному динамическому воздействию металлической дроби .в течение двух минут. Определение усилия при дробеструйном упрочнении определяется, исходя из сравнения отпечатков, создаваемых дробью и полученных на образце-аналоге материала на прессе с динамометрическим устройством. . Усилия при обработке дробью направлены в радиальном направлении в сторону оси, т.е. в перпендикулярном направлении предыду шему.

В результате использования предлагаемого способа повышается степень упрочнения на 35,5 /p.

Если твердость поверхностного слоя, упрочненного только при волочении (как это выполнялось раньше), составляет Но 34, то после упрочнения по предлагаемому способу она составляет Н 44 на глубине 0,2—

0,4 мм. Ниже .этого слоя твердость резко снижается до исходной. При твердости исходного материала 28 степень упрочнения соответственно при упрочнении ограничивающимся волочением, составляет 21,4 /p, а при упрочнении по предлагаемому способу — 57,1 /p. Твердость измеряется на косом срезе, выполненном на упрочненном слое.

Глубина резания 1=0,45 мм. Подача шпиндельной балки от кулачка составляет

0,08 мм/об. Скорость резания — 146 м/мин.

Стойкость применяемого твердосплавного резца ВКВ, обеспечивающая требуемую шероховатость поверхности Р® 20, увеличивается в 1,4 раза, т.е. вместо 35 мин составляет 49 мин. Увеличение стойкости резца объясняется перераспределением износа, измеряемого по задней поверхности. Так, максимальная высота площади износа по задней поверхности йз =0,9 мм зафиксирована не у вершины резца, а в месте среза упрочненного поверхностного слоя с максимальной степенью упрочнения. За счет уменьшения износа от указанного места к вершине стойкость резца повышается. Экспериментальные исследования свидетельствуют об увеличении износостойкости деталей по необрабатываемым упрочненным местам ориентировочно на 35О/о.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение усталостной стойкости тонкостен- . ных и тонких деталей; упрочнение поверхности при полном сохранении размерной точности и геометрической формы; упрочнение деталей из мягких металлов, а также покрытых слоем мягких металлов, например омедненных; увеличение производительности процессов деформирования за счет увеличения скорости деформирования и, со834159

Формула изобретения

Составитель А. Денисова

Редактор М. Ткач Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 4010 49 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ответственно, уменьшения усилий деформирования; повышение эффективности резания с опережающим пластическим деформированием при минимальной глубине резания вне слоя упрочнения (работы резания уменьшаются в среднем на 20%); применение локального изменения упрочнения поверхностного слоя.

Способ поверхностного упрочнения металлических изделий путем многократного поверхностного деформирования в различных направлениях, отличающийся тем, что, с целью повышения степени упрочнения поверхностного слоя при одновременном резупрочнении и повышении пластичности внутренних слоев металла, усилие деформирования дифференцируют по проходам на меньшие по величине и направляют на каждом последующем проходе перпендикулярно к предыдущему с изменением точки приложения усилия на каждом проходе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Родзевич П. И. и др. Упрочнение деталей металлургического оборудования. М., 1963, с. 295 — 296.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 443921, кл. С 21 D 7/10, 1972.