Способ обработки металлических изделий Советский патент 1988 года по МПК C21D1/04 

00 QO. 4 СП

Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано при изготовлении валов, }гаправляю дих прецизионных станков и т.д.

Цель изобретения - улучшение качества путем равномерного снятия остаточных напряжений вдоль изделия.

На фиг, 1 изображен график распре деления величин остаточных напряжени вдоль стержневой конструкции длиною 1.(а) и участки конструкции с оста- т очными напряжениями, превышающими Заданный уровень (б); на фиг. 2 - 5 стройство реализующее предлагаемый Способ.

Устройство содержит неподвижное основание 1, в котором консольно з(акреплена деталь 2, между деталью и основанием установлен узел 3 защем Ления детали, к свободному концу последней прикреплены вибратор 7 и акселерометр А, которьй через усилитель 5 подключен к схеме 6 сравне- ния. На другой вход которой подается сигнал от блока 8 сдвига фазы, запитываемого от перестраемого генератора 10, который управляется выходным сигналом схемы 6 сравнения, причем генератор 10 подключен через усилитель 9 мощности к вибратору 7. Сте жень для виброобработки закрепляют в основании 1, защемляют в точке K I 50 мм к прикладывают гармоническую силу на его свободном конце, которая создается с помощью электромагнитного вибратора 7, запитанного от усилителя 9 мощности. Систем, блоков 4-6, 8 и 10 обеспечивает ре- Зрнанс свободного конца стержня, так как сигнал от генератора 10 с необходимым сдвигом по фазе в блоке 8 поступает в схему 6 сравнения, на другой вход кот.орой поступает сигнал от датчика 4 через усилитель 5, Схема сравнения вьфабатывает сигнал рас- согласования, которьш подается на генератор 10 и осуществляет перестройку его частоты. Таким образом обесце чивается резонанс свободного конца стержня при его защемлении в любом из определенных ранее участков,

Способ осуществляется следующим образом,

В стержневой конструкции, подле- жащей вибростарению, используя один из известных неразрушающих методов (рентгенографический, электромагнит

5

0

5 0

5

0

5

0

5

ный и др.), измеряют остаточные напряжения и строят график распределения остаточных напряжений по д.пине конструкции (фиг. 1), Из этого графика с учетом априорной информации о допустимых уровнях остаточных

дог

напряжений С , определяют участки

конструкции с недопустимыми величинами напряжений (фиг„ 2, участки XjX и ), Затем конструкцию закрепляют консольно и защемляют ближний к месту закрепления конец первого из определенных участков. После этого прикладывают вибрацию в виде силового воздействия на ее свободном конце, добиваются резонанса последнего и вибрируют в течение 5-10 мин. В это время создаются максимальные механические напряжения в зоне защемления и энергия вибрации обеспечивает смещение дислокаций, приводящее к уменьщению и стабилизации остаточных напряжений. Вибрационное воздействие на материал описывается уравнением типа Аррениуса, т.е. изменение исследуемого свойства ( остаточные напряжения) пропорционально величине.exp(-Q/E) (О - энергия активации процесса, Е - энергия, сообщаемая конструкции при виброобработке). Таким образом, только при максимальных напряжениях достигается энергия достаточная для активации - процесса снижения остаточных напряжений.

После обработки первого участка защемляют такой же конец второго участка и повторяют виброобработку. Описанный процесс обработки осуществляется последовательно для всех выделенных участков конструкции и после его завершения получают конструкцию с достаточно равномерным распределением допустимых остаточных напряжений,

П р и м е р. Необходимо обрабатывать деталь в виле прямолинейного су- жакицегося стержня из титанового сплава ВТ6 (длина 1 285 мм, сечением у основания 30-8 мм). Предварительно проведены дискретные измерения остаточньк напряжений вдоль стержня дифрактомером, С учетом допустимой величины остаточных напряжений, которая при равной 25 кг/мм, определяют следующие участки с недопустимыми уровнями напряжений:

X, мм 50-70 100-120 150-170 б, кг/мм -31 -50 -42

Лля вибростарения стержня используют устройство, приведенное на фиг. 2.

Виброобработка стержня проводится в течение 5-10 мин, затем он защемляется в точке Xj 100 мм, а затем в точке Ху 150 мм м при каждом защемлении процесс виброобработки повторяется.

После завершения виброобработки повторно измеряют остаточные напряжения в указанных участках, где отмечено существенное их снижение: X, мм 50-70 100-120 150-170 G , кг/мм -15 -20 -23

Причем по отношению к обработке аналогичного стержня согласно извест ного способа достигнута большая равномерность (до 60% лучшая, чем а известном) распределения остаточных напряжений.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает снижение остаточных напряжений и улучшает качество детали за счет более равномерного их распределения, что существенно умень

шает вероятность последующих короблений и /(ругих негативных явлений при сборке и эксплуатации.

Формула изобретения

Способ обработки металлических изделий преимущественно стержневой конструкции, включающий закрепление изделия в заданном месте, вибрацию на резонансной частоте изделия, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества путем равномерного снятия остаточных напряжений вдоль изделия, предварительно измеряют распределение остаточных напряжений вдоль стержневой конструкции, определяют границы участков, в которых остаточные напряжения превьшгают заданный уровень, конструкцию закрепляют на одном конце, а другой составляют свободньм, затем последовательно закрепляют изделие в границах

участков с остаточными напряжениями, превьштакадими заданный уровень, ближних к закрепленному концу, а вибрацию осуществляют на резонансной частоте оставшейся свободной части конструкции.

Изобретение относится к обработке механизмов вибрацией и может быть использовано при изготовлении валов, направляющих прецизионных станков и т.До Цель изобретения - улучшение качества путем равномерного снятия остаточных напряжений вдоль изделия. Сущность изобратения заключается в том, что локально воздействуют вибрацией на участки конструкции с остаточными напряжениями, пре- вьщающими заданный уровень. Указанные участки определяют по предварительно измеренному распределению остаточных напряжений вдоль конструкции. При этом в неподвижно закрепленной одним концом конструкции последовательно защемляют конец каждого из участков и вибрацию осуществляют на резонансной частоте свободной части. 2 ил. с $ W

Фил,)

///////.

Фиг. г