Устройство для упрочнения отверстий деталей Советский патент 1993 года по МПК B24B39/02 B21D26/06 

Изобретение относится к обработке материалов и изделий из них, может быть использовано для упрочнения импульсным нагруженном (в частности, электромагнитным воздействием) преимущественно болтовых отверстий в рельсах как в процессе производства, так и эксплуатации.

Целью изобретения является увеличение сопротивления материала хрупким и ус- талостным разрушениям в зоне отверстий, повышение производительности труда в процессе обработки и уменьшение габаритных размеров и массы устройства.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

С противоположных торцов отверстия соосно с ним и между собой установлены пуансоны 1, жестко соединенные с дисками 2. Соосно с ними расположены плоские дисковые катушки 3, выводы которых подсоединены через ключ К к емкостному накопителю энергии С.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании ключа К происходит разряд накопителя заряда на катушку 3. Возникающий при этом высокочастотный ток наводит ток противоположного направления в дисках 2, что приводит к отталкиванию дисков с пуансонами от катушек с высокой скоростью, При соударении пуансонов с кромками отверстий образуются ударные волны, прохождение которых в материале приводит к его упрочнению. Наличие двух пуансонов с противоположных сторон в 2 раза повышает производительность обработки и позволяет исключить повреждение внутренней поверхности отверстия, характерное для одностороннего нагружения.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Для упрочнения металла в зоне болтового отверстия в рельсе устройство устанавливают на головке рельса таким образом, чтобы диски с пуансонами располагались соосно с обрабатываемым отверстием с противоположных торцов отверстия, находящегося в шейке рельса. После этого устройство закрепляют на головке рельса. Диски, выполненные из алюминия, а также плоские катушки имеют следующие размеры: наружный диаметр Ь 160 мм, внутренний диаметр DI 30 мм, высота Н 3 мм; Число витков катушки W 35. Рабочая зона пуансона выполнена в виде радиуса R 3 мм. При замыкании ключа происходит разряд батареи конденсаторов емкостью 700

мкФ и номинальным напряжением 5-кВ на катушки. Возникающий в катушке ток индуцирует образование токов Фуко в дисках и приводит к отталкиванию дисков с пуансонами от катушек. Пуансоны воздействуют на металл в обрабатываемой зоне болтового отверстия с рабочим усилием 650 кН с двух сторон одновременно. Образовавшиеся при этом ударные волны приводят к упрочнению металла, сопровождаемому повышением микротвердости на поверхности в случае объемнозакаленных рельсов типа Р65 до Но,2 6000 МПа при исходной Но,2° 4200МПа.

В результате упрочнения предел выносливости рельсов по болтовым отверстиям, определенный при стендовых испытаниях, увеличивается по сравнению с вариантом без упрочнения с 250 до 450 МПа. Для оценки эксплуатационной стойкости рельсов по результатам стендовых испытаний разработана специальная программа для ЭВМ. в расчете на существующие и перспективные условия эксплуатации рельсов в пути. Уста- новлено, что для того, чтобы исключить разрушение рельсов по болтовым отверстиям в пределах ресурса рельса для существующих ° условий эксплуатации железных дорог необходимо получить при стендовых испытаниях предел выносливости 380 МПа, для перспективных условий эксплуатации - 420 МПа. Таким образом, упрочнение болтовых отверстий посредством заявляемого устройства исключает образование усталостных трещин у болтовых отверстий в пределах ресурса рельса как в существенных, так и в перспективных условиях эксплуатации.

Формула из обретения

Устройство для упрочнения отверстий деталей, содержащее пуансон специальной формы,.расположенный соосно с обрабатываемым отверстием, отличающееся тем, что, с целью увеличения сопротивления

материала хрупким и усталостным разруше- .ниям в зоне отверстий, повышения произво- дительности в процессе обработки и уменьшения габаритных размеров и массы устройства, оно оснащено расположенным

соосно с отверстием дополнительным пуансоном, выполненными из материала с высокой электропроводностью, дисками, смонтированными соосно с дисками плоскими дисковыми катушками и емкостным

накопителем заряда, соединенным через ключ с выводами упомянутых катушек, при этом пуансоны установлены с противопО ложных сторон детали .и жестко соединены с дисками.

Исполйованйё: упрочнение импульснымi нагруженном, в частности электромагнитным воздействием, преимущественно болтовых отверстий в рельсах как в процессе производства, так и эксплуатации, Сущность изобретения: в устройстве соосно между собой и обрабатываемым отверстием с противоположных торцов отверстия установлены два пуансона 1 специальной формы. Каждый пуансон жёстко соединен с выполненным из материала с высокой электропроводностью диском 2, который, в свою очередь, подвижной связьюсоединен с плоской дисковой катушкой 3..Выводы обеих катушек подсоединены через ключ К к емкостному накопителю заряда, например конденсатору С. 1 ил.;