Способ обработки деталей Советский патент 1983 года по МПК C21D1/30 C21D1/04 B23P25/00 

со ел о 4 Изобретение относится к машиностроению и литейному производству, в частности к вопросу уменЫ11ения уровня остаточных напряжений и стабилизации размерной точности деталей и конструкций. Известен способ снижения остаточ ных напряжений в деталях, включающи многократное статическое нагружение в котором полную разгрузку после каждого напряжения производят за время, не менее чем в Ю раз меньше четверти периода собственных колеба ний детали с наибольшей амплитудой Ci. . Однако снижение напряжений проис ходит только в местах максимальных . нагрузок согласно эпюр нагружения и релаксации напряжений и стабилизация размеров деташей происходит мед ленно. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ вибрационного нагружения деталей в режиме резонансных частот отдельных частей деталей С2. Однако применение только вибрационного нагружения в резонансных частотах отдельных частей деталей даже при большой длительности нагру жения не позволяет значительно снизить уровень остаточных напряжений и, в результате этого, не удается получить необходимое уменьшение деформации деталей в процессе их эксп луатации. Это связано с тем, что суммарные напряжения не достигают (Величин, близких к пределу текучест материала. Цель изобретения - снижение уров ня остаточных напряжений и стабилиз ция размеров. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки деталей, включающему вибрацию деталей при резонансных частотах отдель ных частей деталей, в процессе вибр ции производят намагничивание деталей до величины, соответствующей 0,65-1,0 магнитного насыщенияматериала деталей. При отсутствии магнитного поля термодинамически устойчивым состоянием ферромагнитного материала является то, при котором он разбивает ся на отдельные малые объемы - об-ласти самопроизвольной намагниченности (домены). Ферромагнитный материал представляет собой конгломерат множеств таких областей, каждая из которых намагничена до насыщения в некотором направлении, обычно отличном от направления намагниченнос ти в соседних областях, а результирующая или векоторная)сумма всех на магниченностей областей равна нулю. В реальных железоуглеродистых сплавах разбиению на области способствуют также магнитная анизотропия, а также структурные и химические неоднородности. Они же обуславливают то обстоятельство, что размеры областей не являются неизменными, а могут в известных пределах изменяться. При приложении к ферромагнетику слабых магнитных полей происходит обратимое смещение границ доменов. На этом участке происходит увеличение объемов доменов, векторы намагниченности которых образуют наименьший угол с направлением внешнего поля за счет .антипараллельно намагниченных доменов. При усилении магнитного поля наблюдаются повороты векторов намагниченности доменов на 90 и 180, что соответствует крутому ходу кривой намагничивания. Измене- ние намагниченности на этом участке происходит скачкообразно (эффект Беркгаузена). При достижении степени намагничивания 0,65 векторы намагниченности поворачиваются в одну сторону, соответствующую направлению приложенного магнитного поля и находящуюся под углом к этому направлению, в области сильных магнитных полей направление векторов доменов, параллельное между собой, поворачивается по мере увеличения намагничивания и становится параллельным приложенному полю. Для обеспечения максимального снижения уровня остаточных напряжений в отливках и конструкциях при их вибрационном нагружении в магнитном поле необходимо, чтобы намагниченность составляла 0,65-1 от полного магнитного насыщения материала. В этом случае векторы намагниченности доменов поворачиваются в одну сторону под некоторым углом к направлению магнитного поля или при сильных полях становятся параллельными этому полю, что обеспечивает подготовку дислокационной структуры к преодоле нию дислокациями энергетического барьера Пайерлса и началу скольжения звеньев сетки Франка. Это при приложении вибрационных нагрузок обеспечивает интенсификации движения дислокаций, приводит к упорядоточению микроструктуры и снижению в деталях уровня остаточных напряжений. Если намагниченность материала меньше 0,65, то векторы намагниченности доменов разворачиваются в одну сторону под определенным углом к приложенному магнитному полю не. полностью и это уменьшает эффективность и полноту снижения уробня остаточных напряжений в деталях. Пример. Проводят обработку по способу-прототипу и предлагаемому способу с целью снижения уровня

остаточных напряжений и стабилизации размеров на отливках корпусов червячных редукторов. Корпуса червячных редукторов оуливаются из чугуна марки СЧ21-40. Габаритные размеры отливок 850x1070x310 нм с преобладающей толщиной стенок 15 мм. Черновой . .вес отливок 115 кг.

Полученные при проведении исследований данные приведены в таблице.

Режимы 1 и 2 соответствуют способу-прототипу, режим 3 соответствует намагничиванию детали меньше 0,65 от магнитного насыщения материала, а режимы 4-9 соответствуют предлагаемому способу.

По срешнению со способом-прототипом предлагаемый способ снижения

напряжений и стабилизации ра:гмеров деталей дозволяет снизить уровень остаточных напряжений с 31,7-32,06 до 19,1-21,4.МПа и уменьшить величину деформации отливки по диаметру 730 мм с 0,35-0,45 до 0,09-0,22 мм. Кроме того, уменьишть длительность вибрационного нагружения деталей с 0,8-1,0 до 0,6 ч.

Таким образом, обработка по пред0лагаемому способу приводит к снижению уровня остаточных напряжений в.1,7 раза, снижению деформации отливок по основным параметрам в 24 раза (к значительной стабилизации размеров), а также уменьшению вре5мени вибрационного нагружения в 1,3-1,6 раза.

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ, включающий вибрацию деталей при резонансных частотах отдельных частей деталей, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня остаточных напряжений и стабилизации размеров, в процессе вибрации производят намагничивание деталей до величины, соответствующей 0,65-1,0 магнитного насыщения материала деталей.

Величина максимальных остаточных напряжений в отливках,МПа Величина деформации .отливки по диаметру .630 мм Величина максимальных остаточных напряжений в отливках после вибрационного нагруже|ния, МПа Напряженности магнитного поля, Э Относительная на магниченность по отношению к магнитному насьлцени материала Гс Пределы частоты вибрационной обработки детали об/мин 2650-7020 2640-7080 44,17-117 44-118

Длительность вибрационного нагружелия детали, ч1,0

0,7

0,6

О, б 2620-69402600-69102580-6880 43,67-115,67 43,33-ll5,67 43,,6 Величина максимальных остаточных напряжений в отливках, Величина деформации отливки по диаметру 630 мм Величина максимальных остаточных напряжений в отливках после вибрационного нагружения,МПа Напряженности магнитного поля , Э Относительная н магниченность по отношению к маг нитному насыщен материала Гс Пределу частоты вибрационной обработки детали 2560-6870 об/мин 42 67-114,5 Длительность вибрационного нагруженйя детали, ч

Продолжение таблицы 2540-6870 2540-68602530-6850 42,33-114,5 42,33-114,3342,17-114,17