Способ поверхностной обработки деталей Советский патент 1991 года по МПК B24B39/00 B21B45/08 

сл

с

Изобретение относится к обработке деталей давлением и может быть использовано промышленными и другими предприятиями, в технологических процессах которых в различных целях предусмотрено поверхностное динамическое деформирование деталей. Цель изобретения - интенсификация процесса обработки за счет усиления динамического воздействия. Способ характеризуется тем, что обработку проводят струей жидкости, создание динамического усилия обеспечивают за счет охлапывзния кавитационных каверн непосредственно на обрабатываемой поверхности детали. Обработка поверхности детали осуществляется в режиме постоянной кавитации, а вся деталь или только часть обрабатываемой поверхности вместе с кавитирующей струей помещается в камеру. 2 ил.

Изобретение относится к поверхностной обработке деталей давлением.

Цель изобретения - интенсификация процесса обработки за счет усиления динамического воздействия.

На фиг. 1 показан механизм, когда схла- пывание каверы в жидкости происходит до соударения струи с поверхностью детали; на фиг. 2 - при условии, что схлапывание каверы в жидкости происходит на поверхности обрабатываемой детали.

Поступая в конически сходящийся канал сопла 1 (по ходу стрелки), вода проходит затем в цилиндрический, а из него в конический расходящийся (фиг. 1). Вода из сопла 1 истекает в атмосферу со скоростью, предопределяющей наличие кавитации (т.е. превышающей 24 м/с) с образованием каверн 2. Участок детали 3 подвергают воздействию кавитирующей струи жидкости. На его поверхности при определенных условиях об- рПЕГЗуются мельчайшие пузыри пара,

конденсация которых является причиной возникновения микрогидравлических ударов и деформации. Регулируя параметры кавитирующей струи и перемещая деталь в поле ее действия , подвергают последовательному динамическому воздействию необходимой интенсивности участки поверхности.

Форма струи после выхода из сопла 1 определяется сплошными линиями, являющимися продолжением конически расходящейся части. В результате изменения направления движения сил жидкости, прилегающего к стене канала в месте перехода цилиндрической части в расходящуюся, происходит отрыв его от основной цилиндрической струи. Образуются так называемые каверны, внутри которых давление в этот момент понижается до таких значений, что происходит испарение окружающей их воды. Затем давление в заполненных паром кавернах - паровых пузырях 2 и окружаюО 00

о N

00

х|

пЛ

щей их воде (струе) выравнивается. В таком состоянии пузьфьки перемещаются вместе со струей за пределы сопла, На перемещающийся в струе пузырек 2 (фиг. 1) действует давление окружающей его воды, в данном случае - статическая составляющая полного давления струи - Рс, под действием которой происходит конденсация пара в нем. В освободившийся в результате конденсации объем устремляется жидкость под давлением PC и происходит гидравлический удар, а высвобождающаяся при этом механическая энергия распространяется во все стороны. Определенная ее часть передается всему сечению струи, воздействующему на площадь поверхности детали, определяемую величиной диаметра Д, а оставшаяся расходуется на деформацию струм - (пунктирная линия, так как имеет место свободное истечение и струю ничто на стесняет). Поверхность детали 3 удалена на расстоянии h от нижнего торца сопла, превышающем величину I - расстояние до места схлапыва- ния пузырька.

Если же схлапывание пузырька происходит непосредственно на поверхности детали (фиг. 2), то на него действует полное давление движущейся струи, состоящее, как известно, из статической и динамической составляющих Рл PC + Pg. Действие второй составляющей проявляется в связи с тем, что пузырек стал неподвижным. Ее вклад в Рп становится преобладающим с увеличением скорости истечения струи. Усилие гидравлического удара концентрируется на площади поверхности детали, определяемой размером пузырька - его диаметром cl. Преобладающая часть его энергии расходуется сначала непосредственно на деформацию поверхности детали, а затем под действием упругого возврата небольшого ее участка (в сравнении с полным сечением струи).происходит деформация струи.

Таким образом, сравнивая условия схлапывания пузырьков в случаях фиг. 1 и 2, можно заключить следующее. В результате увеличения действующего на пузырек усилия, концентрации его на значительно меньшей поверхности эффективность воздействия микрогидравлических ударов по поверхности детали оыше для случая, изображенного на фиг. 2.

Заключив деталь вместе с соплом в камеру, получим возможность изменять величину давления Рс и регулировать дополнительно величину усилия гидравлического удара.

В случае перемещения детали в неподвижной жидкости механизм схлапывания

пузырьков аналогичен.

Сущность изобретения заключается в обеспечении непрерывного динамического воздействия кавитирующей струи на поверхность детали, повышение уровня удельных

давлений за счет концентрации их на небольших участках поверхности, определяемых размерами кавитирующих каверн (пузырьков пара).

При заключении детали 3 и сопла 1 в

камеру величину давления в ней Рс можно изменять в любую сторону- как увеличения, так и снижения, Значение скорости истечения струи из сопла 24 м/с является пороговым (т.е. при котором начинается кавитация).

Но скорость истечения заведомо можно увеличить (например, до 90 м/с) с тем условием, что повышение давления в камере не снизит ее ниже критического (например, только до 40 м/с). Достигается это изменением работы насоса, обеспечивающего подачу воды к соплу, или регулировкой запорной арматуры.

Рассматриваемый процесс отличается высокой эффективностью воздействия истекающей струи на обрабатываемую поверхность детали в результате повышается качество обработки.

Формула изобретения Способ поверхностной обработки деталей, согласно которому на обрабатываемую поверхность воздействуют исходящим из источника динамическим потоком жидкости, в режиме кавитации со схлапыванием кавитационных каверн, отличающийся

тем, что, с целью интенсификации процесса обработки за счет усиления динамического воздействия, обрабатываемую поверхность располагают от источника на таком расстоянии, что схлапывание кавитационных каверн

в жидкости производят непосредственно на обрабатываемой поверхности.

Фм.1

2

Ш

Фм.2