Способ упрочнения металлических изделий Советский патент 1993 года по МПК C21D7/02 

. ; Изобретеииё отнЬсится к м.ашийострое- - : ,нйю, в частности к способу упрочнения метал л ических изделий, и может быть „ использойано для по выщёния долговечно стй и ресурсэ изделий; условия йспользова-;.:; йия которых требуют чисто упругого : Поведений при циклических;нагруз ках (рас- ; Тяжёние, изгиб, кручение и йх-комбйнация); : . Известны способы повышения срока : службы деталей из металлов и сплавов тре-;;; нировкой циклическими нагрузками при на-У пряжениях ниж$ предела усталости с У промежуточными отдыхами, облегчающими у прохождений в металле деформационного :; старения, а также тренировкой циклически- : ми нагрузками выщ е, предела усталости с последующими отдыхами, которые Прово-: дят в течение 5-10 раз, что несколько умень- ; шает время циклической тренировки, но. Снижает в результате эффект повышения . демпфйру{Ощей способности материала.

V К недостаткам указанных способов. можно отнести невозможности их использования для упрочнения изделий типа чувствительных .элементов,. работающих npw /напряжениях нмже предела микроте кучестм в зойе упругих деформаций, - : .-,. ; 1 :-V, : Наиболее близким к изобретению по анйлогии воздействия на изделие следует отнести способ упрочнения стальных деталей. Согласно Данному способу к деталям, . работающим при циклических зйакрпосто-. ;., янных нагрузках, в направлении рабочей нагрузки периодически прикладывают уп-. рочняющую нагрузку величиной 0,7-0,9 от : разрушающей и последующую загрузку до г

/нуля; ;у :/:- ;/ vVvi- J/.. W- Й Указанный способ обладает теми же не- : достатками, что;и предыдущие. Поскольку V упрочняющая нагрузка лежит значительно ; ; : выше предела микротёкучестй, то в процессе тренировки происходит накопление остаз I

°

со

точной деформации в материале изделия и его формоизменение. Исходное изменение формы (размеров) изделия и возможная релаксация остаточной деформации в ходе эксплуатации не позволяют использовать указанный способ упрочнения для чувствительных упругих элементов, эксплуатируемых в области упругих деформаций.

Целью изобретения является повышение эффекта упрочнения готового изделия, а также увеличение рабочего диапазона изделий, эксплуатируемых при напряжениях ниже предела микротекучести в области упругих деформаций, за счет увеличения предела микротекучёсти.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе упрочнения металлических изделий, заключающемся в циклическом приложении упрочняющей нагрузки, и последующей разгрузке до нуля, для каждого типа изделия предварительно на его образцах (идентичных изделию) определяют оптимальное число циклов после каждого цикла упрочняющей нагрузки, после чего упрочняемые изделия перед эксплуатацией тренируют оптимальным числом циклов нагрузкой, увеличивающейся от цикла к циклу и в каждом цикле равной 0,8-0,9 величины ранее определенного предела микротекучести, достигнутого в предыдущем цикле упрочнения.

Также предлагается способ определения оптимального числа циклов упрочняющей нагрузки и достигнутого предела микротекучести после каждого цикла упрочняющей нагрузки, согласно которому для первого образца изделия определяют предел микротекучести, а каждый последующий К-й образец изделия предварительно нагружают (К-1) раз нагрузкой, увеличивающейся от цикла к циклу, В каждом цикле величина нагрузки выбирается равной 0,8...0,9 величины достигнутого предела микротекучести ранее определенного для образца, номер которого равен номеру цикла нагрузки, после чего определяют достигнутый предел микротекучести для данного образца. Оптимальное число циклов нагрузки определяют по стабилизации достигнутого предела микротекучести с заданным допуском по крайней мере при трех предварительных нагрузках.

На фиг. 1 представлены схемы нагруже- ния и последовательности определения достигнутых пределов микротекучести на образцах изделия: на фиг. 2 - схема нагру- жений при тренировке изделий; на фиг. 3 - график прироста и стабилизации предела микротекучёсти от числа циклов тренировки для изделий из различных материалов.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Способ упрочнения металлических изделий осуществляют следующим образом.

Предварительно на образцах изделия определяют пределы микротекучести, достигнутые после каждого цикла упрочнения. Порядковый номер на фиг. 1 указывает номер образца (К), который подвергают указанной схеме иагружения. Для первого образца (К-1) нагрузку прикладывают превышающую предел микротекучести 7Мт1 для его выявления и фиксации (фиг. 1, а). Второй образец нагружают нагрузкой 0,8...0,9 амт1, предела микротекучести определенного для первого образца. Нижний предел указанного диапазона упрочняющей нагрузки (0,8 Стмтч) выбирается исходя из максимального обеспечения эффекта упрочнения после цикла нагрузка-разгрузка. Выбор упрочняющей нагрузки ниже указанного диапазона снижает эффект упрочнения. Верхний предел упрочняющей нагрузки (0,9 a MTi) гарантирует от накопления остаточной деформации (от геометрической нестабильности). Второй образец разгружают до нуля, после чего для него определяют предел микротекучести, достигнутый после бдного цикла тренировки, путем приложения нагрузки выше предела микротекучести (фиг. 1,6). ,.

Третий образец предварительно нагружают и разгружают до нуля нагрузки вначале 0,8...0,9 (Тмт1, затем 0,8...0,9 а Мт2, после чего для него определяют достигнутый предел микротекучести после двух циклов тренировки (фиг. 1, в).

Четвертый образец последовательно нагружают и разгружают до нуля нагрузками ОД..Д9 (7мт1,0,8,..0.9 7мг2, 0,8...0,9 ст мтз и для него определяют предел микротекучести после трех циклов тренировки (фиг.1,д).

Те же операции проводят и на пятом образце, определяя достигнутый предел микротекучести после четырех циклов тренировки (фиг. 1,г).

Из приведенных схем нагружения видно, что О мт4 о мтб, T.ei наблюдается стабилизация достигнутого значения предела микротекучёсти при числе циклов тренировки больше четырех. Дальнейшее приложение упрочняющей нагрузки нецелесообразно и оптимальное число циклов упрочнения для данного изделия составит четыре.

После окончания предварительных испытаний на образцах изделия и определениях с их помощью оптимального числа циклов и значения достигнутого предела микротекучёсти после каждого цикла упрочнения переходят к упрочнению самих изделий (фиг. 2), при этом каждое изделие подвергают циклическому нагружению с последующей разгрузкой четыре раза, причем максимальную нагрузку увеличивают от цикла к циклу и в каждом цикле выбирают равной соответственно:

1 -0,8...0,9 7Мт1

2 -0,8...0,9 7мт2

3- 0,8...0,9 ом-,з .4.-0.8...0,9 :сгМт4.

Приме р, По предлагаемому способу проврдилиупрочнение изделий типа торси- она цилиндрической формы d 1,0 мм, I 60 мм. Упрочнение проводили циклическим скручиванием..--.

При этом исследовали эффект упрочнения для изделия из различных материалов: меди. МООК (ГОСТ 859-79) и ее сплавов, БрА5 , БрА7 (ГОСТ 18175-78), бериллий, экспериментальные сплавы - Ni-AI (2% At) и Fe-C (0,01% С), Fe-C-B (С 0,01%, В

0,03%), : . . .;:. . , :: v

. . Все изделия из сплавов подвергали от-

жигу при 700°С в течение 1 ч с последующей деформацией волочением и далее отжигу в течение 1ч при 600°С.

Скорость деформирования при упрочнении составила 5 1. . Для каждого образца изделия были проведены вышеописанные манипуляции по определен нию достигнутых пределов микротекучести после каждого цикла упрочнения. Результаты приведены в табл.1.. . Исходя из полученных результатов, для каждого эксплуатируемого изделия были рекомендованы следующие режимы тренировок, приведенные в табл,2..

. Для.сравнения были проведены тренировки изделий из бронзы БрА5 и БрА7нагруз- - . .- .; Л- : /::-.:-V/Л- .: -. -..

кой 0,5 7Мт1 от величины предела микротекучести исходного состояния изделий. При этом число циклов упрочнения взяли заведомо большим оптимального и равным десяти. Было получено упрочнение, величина которого лежала в пределах 2...5 МПа.

В другом случае для тех же изделий при тренировке восьмью циклами нагрузкой, превышающей предел микротекучести и равной 1,2 С7Мт1, уже после третьего цикла нагружения фиксировали наличие пластической деформации изделия у , исчезающее в течение 0,5 ч. Вследствие этого. упругий элемент считали неработоспособным. Аналогичные результаты были получены для всех исследованных материалов. .

Использование же предложенного способа позволило повысить предел микротекучести всех упрочняемых материалов, относящихся к различным кристаллографическим системам (ОЦК, ГЦК, ГПУ). При этом величина прироста упрочнения лежала в ; пределах от 11 до 38 МПа, что составляет 50...470% от исходного, при оптимальном числе циклов упрочняющей нагрузки:в пределах 5...9 циклов (табл. 2).

Повышение предела микротекучести несомненно ведёт к увеличению ресурса (долговечности) работы изделий типа чувствительных упругих элементов, для которых предел микротекучёсти (или сопротивление микротекучести) является одной из основных характеристик работоспособности, и кроме того, ведет к увеличению зоны упругих деформаций эксплуатируемых изделий, т.е. увеличению их рабочей зоны, что позволяет расширить область применения.

Мспол ьзовдние:,изобретение бтносйтёя к машинбстроенйй. Сущность: изделия .пеЈ & Ј-Ш ;: $ : -. : - .:, . ;- --v:.V ред эксплуатацией тренируют нагрузкой, увеличивающейся от цикла к ив «саж- ; дом цикле равной 0,8-0,9 величины предела микрртекучести, достигнутого в предыдущем цикле упрочнения, причем тренировку прекращают при стабилизации предела микротёкучестй с заданным допуском. Для определений достигнутых пределов микрр- Тёкучеети после каждого цикла упрочнения Используют образцы, идентичные изделию. . Причем для первого образца :определя от предел микротёкучести, а каждый последу ющий К-й образец упрочняют (К-1) раз, пд/ слё чего Для него определяют достигнутый . предел микротёкучестй. 1;.з.п.,.3 ил„ 2 : таблу- :.-,-: .:; ЧУ:/. . - . - .. ...-.. :-:-, :; -:: -/ . : ,

Формула изобретения : 1. Способ упрочнения металлических изделий, преимущественно эксплуатируемых в области упругих деформаций при напряжениях ниже предела текучести, включающий циклическое приложение yri- рочняющейГнагрузки и последующую разгрузку до нуля, Отличающи и.с я тем, что, с целью повышения эффекта упрочнения за счет увеличения предела микротекучести, предварительно к образцам прикладывают знакопостоянную циклическую нагрузку с усилием, увеличивающимся от цикла к циклу, определяют предел микротекучести после каждого цикла упрочняющей нагрузки, после чего упрочняемые изделия тренируют оптимальным числом циклов нагрузкой, увеличивающейся от цикла к циклу и в каждом цикле равной 0,8-0,9 величины предела микротекучести, достигнутого в предыдущем цикле упрочнения.

нагрузки, после чего определяют достигнутый предел мйкротекучести для заданного образца, причем оптимальное число циклов упрочняющей нагрузки определяют по стабилизации предела мйкротекучести при росте Числа циклов нагрузки.:

Т а б л и ц а 1

i . rej

i/i -. 11 i

iЈ.

&

Ъ

f f

i

4

o

IP

t..

.i:;i