Способ обработки металлических изделий Советский патент 1990 года по МПК C21D1/04 

Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в машиностроении при изготовлении изделий типа колец для снятия остаточньк напряжений, образующихся после сварки и механической обработки.

Цель изобретения - повышение производительности процесса.

На чертеже представлена схема обработки металлических изделий.

Схема состоит из кольца 1, прикрепленного с помощью прижима 2 к вибростенду 3.

Согласно предлагаемому способу вибрационной обработки, включающему вибрацию обрабатываемой детали на резонансной частоте с заданной продолжительностью обработки, определя-. ют амплитуду.колебаний вибростенда . АС, определяют амплитуду колебаний

кольца А, установленного на стенде, и величину динамических напряжений бдин в кольце по математическим завик производят обработку в течение вре-. мени, определяемого по математической зависимости

t ±L

bObl CV

Г

где Ас - амплитуда колебаний вибростенда;, А - амплитуда колебаний кольца;

3. 1581752

частота колебаний; радиус кольца; масса кольца; модуль упругости;„ коэффициент поглощения;. толщина кольца; предел текучести; величина динамических напряжений;.Q коэффициент рассеяния, обычно равный 10 ; плотность материала; скорость звука; момент инерции.

Выражения для амплитуды колебаний ольца А и величина динамических агрузок получены из решения диффеенциального уравнения вынужденных олебаний точки при наличии сопротив-

w

Ro m

Е

Kft

ч Ьз69V

Р - с

I

15

С учетом результатов экспериментальных исследований установлено, что формуля для расчета времени обработки деталей типа колец имеет вид

t..JjL. э|

606J.CV

Исходные данные:

рад/с; ,5 м; m 2fiRj hKb j j 7000 кг/м3 ; Е 2х хЮ11 ,02; -Ю--

и;

Ь 285-10-3 м;

-103 м/с.

-10й кг/с2-м; (f

Расчет.

1. m 2 R0hkbj)2-3514-0,5.3 -10 3- 285х ,14-3-285 7 10-3 25 кг.

2 AS----0-- i-19-i-21 2 i2:Li25 e

2EIK;. „ 0 j „ и.« SO 10

п 2-2.10

0,02

Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в машиностроении при изготовлении изделий типа колец для снятия остаточных напряжений, образующихся после сварки и механической обработки. Цель изобретения - повышение производительности процесса. Способ включает вибрацию обрабатываемой детали на резонансной частоте, определение амплитуды колебаний вибростенда, определение амплитуды колебаний кольца и величины динамических напряжений в кольце и обработку в течение времени, которое определяется по математической зависимости. 1 ил.

ления

dx

з с/х -fai+ Q sinwt

- прогиб кольца;

жесткость кольцаj25

коэффициент вязкого сопротивления;время; равнодействующая распределен

ной нагрузки от действия инерционных сил.

Коэффициент поглощения определен экспериментально и для разных марок Сталей и алюминиевых сплавов изменяется в пределах 0,02 - 0,03.

Математическое выражение для времени обработки вытекает из следующего.

Известна из сопромата формула для энергии деформирования (силового по- ля):

б1

Р 2E dV

Для эпюры распределения остаточных напряжений в кольце выражение дл Р имеет вид

&s4b

Р 2Е где b - ширина кольца.

Приравнивая потенциальную энергию поля и энергию, рассеиваемую при колебаниях

Р Wtv,

где W - мощность волнового фронта получим, что время обработки зависит от величины

t f (6s,a, iT,c,m, j).

- °$ - м3. I

hh3

н 285 ()3 .

0

5

0

-285-14.10- Ч5.Ю-5-1520.

12

Eh

4

КГ 1 м.

(R0-6A) (R0+A)3 -X(R0-3A) э/г Rrt(R +А)37

0 J /

2-10f1 (0А5-6-0А08)

8 х

v ) 3/1 , (о,5-з о7о8Г 5()

2,2 -108 кг/с2- м.

(65) 3pjT (&Р260 сч I 2р

(5-Ю1) 2

(272-То бо-з х

t

5f7,

25 25 10 6-1 -21 7000 4-84 То11 60 3 5

10

-5

30А2

10 4366

1,57 мин ример

694 с

3000 47356 12 мин. , Была проведена вибрационная обработка кольца массой 25 кг из стали 38ХС и кольца массой 500 кг , из стали 20. Вибрационная обработка производилась на вибростенде 2365-Р и навесным вибратором, входящим в установку ЗИО конструкции станкостроительного завода.

Амплитуда колебаний определялась с помощью вибрационной аппаратуры

2ВА и прибором ВИП-2. Время процесса определялось тремя способами:

Причем во втором и третьем спосо-1 бах вспомогательное время составило 10 мин.

Таким образом, при определении параметров процесса по предложенному способу они приемлемо согласуются с экспериментальными данными при непосредственном контроле остаточных напряжений в обрабатываемом изделии.

ч

Предложенный способ позволяет создать систему адаптивного уравнения с использованием автоматизированного оборудования для условий гибких производственных систем.

Зная механические свойства материала, массу обрабатываемых колец дета- лей и измеряя амплитуду колебаний вибростенда освоенными в производстве промышленными приборами, можно опре- делять время обработки и запрограммировать процесс для условий автомати- зированного производства. Способ позволяет контролировать обработку деталей из неферромагнитных материалов, избежать предварительного этапа тари

5

0

0

ровки, а также автоматизировать процесс и увеличить производительность.

Формула изобретения

Способ обработки металлических изделий, преимущественно для снятия остаточных напряжений в крупногабаритных кольцах, включающий вибрацию на резонансной частоте кольца в течение заданного времени, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, вибрацию осуществляют в течение времени

.

э

t. Я

604

ч cv

m 27

где

; ПЬК S Т

чз/г

(Ro-6A)(Re+AV-Re(R. кг

Vi

с м

Re((Re-3A)

величина динамических напряжений в материале кольца;

А

AcwR3m 2Ё1К

- амплитуда колебаний

кольца, м;

- предел текучести, кг/с2м3 ; - скорость звука, м/с; - коэффициент рассеяния, обычно равный 10 ; - масса кольца, кг;

плотность материала, кг/м3; модуль упругости, кг/с2м| толщина кольца, м; радиус кольца, м; амплитуда колебаний вибростенда, м;

- частота колебаний, 1/с; - момент инерции, - коэффициент поглощения.

-i ,

///