Способ поверхностного упрочненияМЕТАлличЕСКиХ издЕлий Советский патент 1981 года по МПК C21D7/10 

(54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

1

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, к созданию поверхностно-упрочненного слоя на металлических изделиях типа тел вращения с помощью обкатки, выглаживания, дорнования или виброобработки.

Известен способ упрочнения поверхностного слоя, по которому, увеличивая глубину наклепа, увеличивают и степень наклепа. Увеличения степени упрочнения достигают обычно проведением многократного поверхностного деформирования, т.е. увеличением числа проходов -упрочнения 1.

Недостатком известного способа является наблюдаемое после трех-четырех проходов явление перенаклепа, при котором наружный пластически деформированный слой отслаивается от нижних упругодеформированных слоев. Наблюдается также ухудщение шероховатости поверхности, объясняемое появлением привара, трением при многократном контактировании одних и тех же кристаллических группировок - упрочняемой детали и упрочняющего инструмента.

Известен способ упрочнения поверхностного слоя металлических изделий путем многократного поверхностного деформирования в направлении, противоположном заданному. С помощью технологической операции, заключающейся в деформировании изделия в направлении, противоположном току, деформация в котором вызвала изменение свойств, достигается частичное восстановление механических свойств материала, повышение пластичности или разупрочнения 2.

Существенный недостаток известного сио соба - деформирование всего объема металла. Воздействию деформации подвергаются не только поверхностные, но и глубинные слои металла изделия. Это связано с приложением больщих нагрузок, сложностью осуществления и регулирования процесса. Кроме того, снятие внутренних напряжений и разупрочнение внутренних глубинных слоев Сопровождается разупрочнением и повышением пластичности поверхностных слоев, что в большинстве случаев нежелательно, так как получение упрочненного поверхностного слоя минимальной глубины требуется при неизменных, либо восстановленных механических свойствах основного объема материала изделия. Цель изобретения - увеличение степени упрочнения поверхностного слоя при одновременном разупрочнении и повышении пластичности внутренних слоев металла. Поставленная цель достигается тем, что усилие деформирования дифференцируют по проходам на меньшие по величине и направляют на каждом последующем проходе перпендикулярно к предыдущему с изменением точки приложения усилия на каждом проходе. Способ применяется при изготовлении деталей типа ось на токарных автоматах. Упрочнению подвергают прутковые заготовки из стали 2X13 для изготовления, на токарных автоматах деталей типа ось, содержащей обработанные ( 11-0,12) и необработанные (12-0,43) поверхности. Учитывая необходимость упрочнения необрабатываемых поверхностей и условия резания на отдельных участках, при которых верщина резца находится вне зоны упрочнения (т.е. глубина резания больще или равна глубине упрочненного слоя h ), диаметр заготовки принимает Ф 15 мм. Тогда глубина резания составляет 1,6 мм, а глубина упрочнения -1,4 мм. Суммарное усилие сжатия на отдельных проходах упрочнения определяется. согласно существующей зависимости hj) т где Ну- глубина упрочняемого слоя, мм; PC. - суммарное усилие обжатия на отдельных проходах, кг; - предел текучести деформируемого материала, кг/мм. Для стали 2X130 45 кг/мм, тогда 1.4 Отсюда PC 176 кг. Заданное усилие деформирования разделяют на три прохода ориентировочно по 58 кг на каждом. Первый проход осуществляется двухкратным волочением, на стане теяежечного типа мощностью 7 кВт. Общее утонение прутка составляет 0,07 мм. Усилие волочения (Pt 60 кг) определяется по мощности в киловаттах, затрачиваемой на деформацию волочения путем пересчета по формуле Ni Pbv, где N| - мощность, расходуемая на волочение, кВт, определяемая по разности - полная мощность в процессе волочения N минус мощность холостого хода NXX В нащем примере N составляет 1,2 кВт; V - скорость волочения- в нащем случае V 2 м/с. Итак: Р 6114 i|- 60 кг. Волочение проводится через волоку из твердого сплава со смазкой - мыльный порощок. Второй проход осуществляется двухкратным обкатыванием прутка в двухроликовом приспособлении на токарном станке модели IE6IM. Скорость обкатки - 12 м/мин. Продольная подача роликов 0,1 мм/об. Утонение прутков по диаметру составляет 0,03 мм. Усилие обкатывания кг определяется с помощью механического силомера. Усилие направлено по касательной к поверхности прутка в поперечном сечении. Третий проход (окончательный) осуществляется с помощью дробеструйной обработки на установке для зачистки литья. Каждый пруток подвергается рассредоточенному динамическому воздействию металлической дроби .в течение двух минут. Определение усилия при дробеструйном упрочнении определяется, исходя из сравнения отпечатков, создаваемых дробью и полученных на образце-аналоге материала на прессе с динамометрическим устройством. . Усилия при обработке дробью направлены в радиальном направлении в сторону оси, т.е. в перпендикулярном направлении предыду щему. В результате использования предлагаемого способа повыщается степень упрочнения на 35,5%. Если твердость поверхностного слоя, упрочненного только при волочении (как это выполнялось раньще), составляет Н„ 34, то после упрочнения по предлагаемому способу она составляет H/j 44 на глубине 0,2- 0,4 мм. Ниже этого слоя твердость резко снижается до исходной. При твердости исходного материала степень упрочнения соответственно при упрочнении ограничивающимся волочением, составляет 21,4%, а при упрочнении по предлагаемому способу - 57,1%. Твердость измеряется на косом срезе, выполненном на упрочненном слое. Глубина резания t 0,45 мм. Подача щпиндельной балки от кулачка составляет 0,08 мм/об. Скорость резания - 146 м/мин. Стойкость применяемого твердосплавного резца ВКВ, обеспечивающая требуемую шероховатость поверхности , увеличивается в 1,4 раза, т.е. вместо 35 мин составляет 49 мин. Увеличение стойкости резца объясняется перераспределением износа, измеряемого по задней поверхности. Так, максимальная высота площади износа по задней поверхности ,9 мм зафиксирована не у вершины резца, а в месте среза упрочненного поверхностного слоя с максимальной степенью упрочнения. За счет уменьшения износа от указанного места к вершине стойкость резца повышается. Экспериментальные исследования свидетельствуют об увеличении износостойкости деталей по необрабатываемым упрочненным местам ориентировочно на 35%. Предлагаемый способ обеспечивает повышение усталостной стойкости тонкостенных и тонких деталей; упрочнение поверхности при полном сохранении размерной точности и геометрической формы; упрочнение деталей из мягких металлов, а также покрытых слоем мягких металлов, например омедненных; увеличение производительности- процессов деформирования за счет увеличения скорости деформирования и, соответственно, уменьшения усилий деформирования; повышение эффективности резания с опережающим пластическим деформированием при минимальной глубине резания вне слоя упрочнения (работы резания уменьшаются в среднем на 20%); применение локального изменения упрочнения поверхностного слоя.

Формула изобретения

Способ поверхностного упрочнения металлических Изделий путем многократного поверхностного деформирования в различных направлениях, отличающийся тем, что.

с целью повышения степени упрочнения поверхностного слоя при одновременном резупрочнении и повышении пластичности внутренних слоев металла, усилие деформирования дифференцируют по проходам на меньшие по величине и направляют на каждом последующем проходе перпендикулярно к предыдущему с изменением точки приложения усилия на каждом проходе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 443921, кл. С 21 D 7/10, 1972.