Способ обработки деталей поверхностным пластическим деформированием Советский патент 1985 года по МПК B24B39/00 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при упрочняюще-чистовой обработке поверхностей деталей с целью повышения их износостойкости и усталостной прочности. Цель изобретения - повышение качества за счет обеспечения возможности получения равномерной глубины упрочненного слоя. На фиг. 1 представлена электромеханическая схема устройства реализуюш,его способ; на фиг. 2 и 3 - графики изменения усилия взаимодействия деформирующего инструмента с обрабатываемой поверхностью; на фиг. 4 - графики изменения микротвердости поверхности упрочнений по известному и предлагаемому способам. Устройство, реализующее способ, состоящий из корпуса 1, несущего соленоид 2, в котором помещен щток 3 с деформирующим .инструментом 4, поджимаемым к обрабатываемой детали 5 пружиной 6. Соленоид 2 через выпрямитель подключен к сети переменного тока. Деформирующий инструмент 4 и обрабатываемая деталь 5 подключены к сети переменного тока через обмотку трансформатора, напряжение выпрямленного тока, поступающего на обмотку соленоида, контролируется вольтметром. Способ реализуется следующим, образом. Расчетным или экспериментальным путем определяют максимальное значение усилия пластического деформирования, которое принимают равным усилию пластического деформирования без пропускания переменного электрического тока. Затем выбирают текущее значение величины изменяющегося усилия пластического деформирования используя формулу I Рп (1Рр -текущее значение усилия пластического деформирования за полупериод прохождения переменного электрического тока через зону контакта инструмен- а с деталью; РО - максимальное значение усилия пластического деформирования, равное усилию пластического деформирования без пропускания переменного электрического тока; коэффициент, характеризующий относительное уменьшение прочностных свойств при нагревании металла для температур порядка 1000°С (k 0,8-0,9); -значение плотности тока; -амплитудное значение плотности тока, определяют минимальное усилие пластического деформирования, принимая 5 бд. и рассчитывают необходимое усилл яа соленоиде 2 PC Pg - РрдаЗДалее инструмент 4 поджимают к обрабатываемой детали 5 с усилием деформирования РП РО , развиваемого пружиной 6. Затем через зону контакта инструмента с деталью пропускают переменный электрический ток, после чего инструменту и детали задают относительное перемещение. При этом усилие деформирования изменяют в течение одного полупреиода прохождения электрического тока, задавая ему значения, равные Рр, что осуществляется следующим образом. В тот момент, когда сила тока 3 0, на деформирующий инструмент действует только постоянная нагрузка Рд. С ростом силы тока от до Знаке в обмотке соленоида 2 возникает электрический ток, создающий втягивающее усилие PC , направленное противоположно усилию Рд . В результате этого на деформирующий инструмент действует результирующее усилие, равное Рр Рц - PC . В момент прохождения Змакй через зону контакта к деформирующему инструменту прикладывается усилие Рркш РП - Рьнакс. В следующую четверть периода сила тока изменяется от Змаксдо Зквн, соответственно ей изменяется результирующее усилие на деформирующем инструменте от До Ррмшм, равное Ра (Рс О при Змин - 0). Этот процесс повторяется периодически (графики 1 и 2). У ,;ловием непрерывного контакта деформирующего инструмента 4 с обрабатываемой ьоверхностью является РП РеВ тот момент, когда сила тока 3 0, т. е. нагрев детали и деформирующего инструмента минимальный и осуществляется за счет конвенции из ранее нагретых участков, усилие в зоне контакта создается только за счет пружины 6 и является максимальным. В момент времени, когда через зону контакта протекает HjescH достигается 1.нвяс(температура нагрева), через обмотку соленоида 2 протекает выпрямленный ток, создающий усилие на штоке, стремящееся втянутьщток 3 внутрь соленоида 2. Это усилие меньше усилия, создаваемого пружиной 6, в результате чего происходит уменьшение результирующего усилия в зоне контакта деформирующего инструмента и детали. Максимальные значения температуры нагрева зоны контакта, а следовательно, и минимальные значения предела текучести материала детали соответствуют минимальному усилию в зоне контакта. В результате формируется поверхностно упрочненный слой одинаковой толщины. Пример. Проводят упрочняющую обр.а-ботку втулки (материал - сталь 45, НВ 220, Кг 20 мкм) инструментом в виде свободно вращающегося ролика с наружным диаметром 36 мм, рабочим профилем, соетоящим из цилиндрической ленточки шириной 0,5 мм и заходных конусов с углом 4. Максимальное усилие обкатки составляет 500 Н. Минимальное усилие по приведенной формуле для расчета Рр составляет 100 Н. Усилие, развиваемое соленоидом, составляет 400 Н. Обработка проводится при следующих режимах; 3 600 А, скорость детали V 5 м/мин, подача S 0,25 мм/об, в один проход. Согласно результатам измерения микротвердости по глубине поверхностного слоя глубина пластического деформирования материала составляет 150 мкм и изменяется не более чем на 20 мкм, в то время как обработка по известному способу дает отклонение в 1,5 раза.

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить качество Ьбработки, получив упрочненный слой равномерной глубины.

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ, при котором пластическое деформирование осуществляют инструментом с одновременным пропусканием через зону контакта инструмента с деталью переменного электрического тока и сообщают инструменту и детали относительное перемещение, отличающийся тем, что, с целью повышения качества за счет обеспечения возможности получения равномерной глубины упрочненного слоя, величину усилия пластического деформирования изменяют в течение одного полупериода прохождения электрического тока, при этом величину максимального значения усилия пластического деформирова ния выбирают равной величине усилия пластического деформирования без пропускания переменного электрического тока, а значение текущей величины усилия пластического деформирования определяют по формуле Рр Po-(), где Рр -текущее значение усилия пластического деформирования за полупериод прохождения переменного электрического тока через зону контакта инструмента с деталью; РО - максимальное значение усилия i пластического деформирования, равное усилию пластического деформирования без пропускания переменного электрического тока; k - коэффициент, характеризующий относительное уменьшение прочностных свойств при нагреве металла при t 1000°С (К 0,8- 0,9; & - значение плотности тока; бд - амплитудное значение плотности СП тока. Од со

/////////А У777 У7Л г

0

0

j

фиг.1

/

/

.2

-Рп

/

/

/

/

,мкм ж 200 По пред/) спосо§у

О

50100150 2ОО

Фиг Л

LM/(/i

250300 )о ш8. способу