Способ упрочнения поверхности Советский патент 1989 года по МПК B24B1/04 B24C1/10 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к упрочнению поверхностного слоя заготовок методом пластического деформирования.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа упрочнения за счет обработки заготовок болышх размеров.

Цель достигается тем, что камера . для рабочих элементов выполнена такой, что ее противоположные стенки или внутренние поверхности их расположены относительно оси камеры под углом d (стенки камеры расходятся кверху), определяемым из соотношения

i2gM ,

v

t

с/. т arcsin

где g - ускорение свободного падения, 2R, -. среднее расстояние между противоположными стенками., V - средняя скорость шариков.

Это позволяет направить шарики к упрочняемой поверхности крупногабаритной заготовки, размещенной у верхнего открытого торца камеры. Возможно также выполнение противоположных стенок камеры или внутренних их поверхностей с переменным углом наклона в каждом горизонтальном сечении, определяемым из соотношения

(Л

с

«гЬ

arcsin

(2sll), г

где 2Rj - расстояние между противоположными стенками в i-м горизонтальном сечении На фиг. 1-5 изображены примеры исполнения рабочей камеры; на фиг. 6- схема кинематики движения шариков; на фиг. 7 - график зависимости интенсивности проковки от времени обработки .

Рабочая камера 1 имеет не менее одной пары противоположно расположенных стенок. К дну камеры подсоединен волновод-концентратор 2 ультразвуко- вого преобразователя 3, например магнитострикционного. Стенки камеры 1 (фиг. 1-3) или их внутренние поверхности (. 4) наклонены в противоположные стороны от оси камеры под углом

г arcsin

(}

|g

v

sin

COS

4 (с(, ) )

Ui)

при расстоянии между стенками в i-M сечении; равном 2 R-, с учетом независимости движения по направлениям, время полета шарика от верхней точки О баллистической параболы до точки В выразится как

Rj

v-cos

(о/,)

Изобретение относится к машиностроению, а именно к упрочнению поверхности заготовок методом пластического деформирования с воздействием ультразвуковых колебаний. Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет упрочнения заготовок размером, большим размера камеры. Заготовка размещена над открытым торцом камеры, противоположные стенки камеры или их внутренние поверхности расположены относительно оси устройства под углом α, определяемым из соотношения Α=0,5ARCSIN(2G^.R:V²), где G-ускорение свободного падения

2R- среднее расстояние между наклоненными противоположными стенками

V- среднеарифметическая скорость дроби. Наклон стенок позволяет направлять к поверхности заготовки часть дроби, обладающей наибольшей кинематической энергией. 7 ил.

где 2R - среднее расстояйие мезядУ противоположиьо4и наклояеяны- ми с телеками определяемое как полусумма расстойшй меяду стенками у основания камеры и у верхнего ее V - среднеарифметическая скорость дроби.

В устройстве показанном н&фяг,5 стенки каыеры имеют непрерывно меняющиеся углы наклона ef. , В;-м горизон- тальном сечении камеры. Угол а(. определяется соотношением

0. I arcsin (,

где 2R - расстояние между противопо- ложшл«1 стенка о в i-м сечении камеры.

На Hir. б схематически изображена рабочая камера 1 с накпоненныю проти воположными стенками и заготовкой 4 и ггоказана кинематика движеш1я шариков. Изгйбно колеблющаяся стенке камеры отталкивает тарик по нормали от поверхности стенки из точки А ле- жащей в i-M гсфизонгальном сечешш , и вследствие наклона стеякй на угол о(- к оси камеры шарик отлетает вверх под углом of. к гсфизойту.

Если угол наклона стенки задан таким, что шарик, отлетевпшй из точки А со скростыо V, равной известной из экспериментов среднеари етя- ческой скорости шариков, попадает в точку В, лежавшую в том же i-м горизон тальном камеры, то в точке В будет справедливо следук щее:

скорость шарика при подлете к точке В равна V,

вектор скорости v нормален в точке В поверхности стенки,

вертикальная и горизонтальная составляющие вектора равны

Вертикальная составляющая скорости Vg, равная нулю, в точке О за время полета до точки В вырастет до ве- лшчины

g-t,

.

v-cos Toi,)

0

5

0

5

5 50

55

Зная эти соотношения, определяют угол 0,

Размеры стенок и основания камеры определяются из условия резонанса основания и стенок на рабочей частоте ультразвуковой системы.

Способ реализуют следующим образом.

В камеру 1 помещают стальную фобь, например, диаметром 1-2 мм в . объеме 27, от объема камеры и замлка- юг объем сверху заготовкой. С целью дпотяого за1««всания объема от разлета дроби и создания акустической развязки камеры 1 заготовку устанав- ливакиг относительно верхнего торца KaMeftti i через прокладку их ворсистого материала. Ультразвуковые колебания через волновод-концентратор 2 передаются на камеру t. Изгабные коле- баяне дна и стенок камеры подбрасы- 8ШОТ и, разгоняют свободно летя1цие шарики, (йечем их кинетическая энергия возрастает от увеличения соударения со стенками камеры 1. Вслед- стэие наклона ставки шарик отбрасыва- ется стенкой в верх под углом к горизонту, равнЕФ 5ТЛУ наклона.

Угол наклона стенкн задан таким, чтобы компенсировать потерю высоты шарит ка вследствие падеюиг под действием силы тяжести в течение времени пропета до противоположной стенки со средней скофоетыо V ,

Двигаясь от стенки к стенке такой камеры, а1арик, получивший от -соударения со стенкой скорость,..равную среднеарифметической скорости всех шари

ков, пролетит по баллистической траектории (фиг. 6) и попадет в точку на противоположной стенке, лежащей на той же высоте от основания камеры что и точка отскока. При скорости по ле отскока, меньшей среднеарифметической, шарик попадет на противоположную .теику в точку С, лежащую ниже точки отскока, и будет отброшен противоположной стенкой в сторону дна камеры.

Шарик, получивпшй после столкновения со стеукой скорость больше среднеарифметической, отбрасьшается в сторону верхнего торца к поверхности заготовки. Заготовки с размером больше размеров камеры обрабатываются по частям.с перемещением зоны обравотки по поверхности заготовки. Сравнительные испытания способа с помо1 Ц1Ю метода измерения деформаци контрольных пластин (типа пластин Альмена) показали, что при угле наклна стенок, равном 5, величина про- гиба контрольных пластин увеличилась На г. 7 кривые 1 и 2 соответствуют прогибу контрольных пластин при об| аботке в камере со стенкакш, перпендикулярными дну (кривая 1), и в

фие.1

камере, стенки которой имеют угол наклона, равный 5 (кривая 2).

Формула изобретения

. Способ упрочнения поверхности путем бомбардировки стальными шариками, движение кото)ым сообщает колеблющаяся с ультразвуковой частотой камера, отл и чающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет упрочнения заготовок с размером, болышм размера рабочей камеры, заготовку распсшагают над открытым торцом камеры и перемещают относительно торца, при этом противоположные стенки камеры выполняют наклонными к вертикальной оси под углом, d , определяемым из соотношения

0/. arcsin(-|-/-),

1

2

ускорение свободного падения, среднее расстояние между противоположными стенками, оптимальная для упрочняемого материала скорость шариков.

(рке.2

сраа-З

Фаг.6

(ригЛ

фиг$

i

1 г i i

ФЫ8.7 ynpo ff/effUff(HUff.)