Способ чистовой обработки изделий Советский патент 1982 года по МПК B24B1/00 

Изобретение относится к области машинЬстроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для изготовления деталей с высокими эксплуатационными свойствами рабочих.поверхностей.

Известен способ обработки изделий типа лопаток газотурбинных двигателей режущим инструментом, при котором создают напряжение путем упругого нагружения перед обработкой С1.

Недостатком известного способа является наличие трещинообразований в поверхностном слое.

Цель изобретения - снижение трещинообразования путем создания в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия при высокой стабильности размерно-чистовой обработки.

Указанная цель достигается тем, что напряжение создают выше технологических остаточных растягивающих напряжений на 10%, но ниже предела упругости материала изделия на 5% в направлении, перпендикулярном контролируемому размеру.

На чертеже показан пример обработки лопаток газотурбинных двигателей, работающих в условиях знакопеременных изгибающих нагрузок.

Обработку лопатки 1 ведут шлифовальным кругом 2, при этом лопатке сообщают возвратно-поступательное перемещение вдоль оси пера и периодическую подачу на строчку в перпендикулярном направлении. Перед обработкой деформацию растяжения лопатки производят в направлении, перпендикулярном развитию трещин (вдоль оси пера лопатки), с помощью специального приспособления 3, например, гидроцилиндром (на чертеже не показан). Специальное приспособление 3 обеспечивает закрепление лопатки за замок и противоположный край пера перед растяжением.

Известно, что относительная поперечная деформация связана с относительной продольной деформацией коэффициентом Пуассона в соответствии с равенством 6 /ы-Е,

где е - относительная поперечная

деформация;

25 Е - относительная продольная деформация ; /U - коэффициент Пуассона. Для

сталей /t. 0,24 ...0,30. Поэтому При продольной деформации 30 пера лопатки относительная поперечная деформация в 3...4 раза меньше относительной продольной деформации При обработке шлифовальным кругом 2 в тонком поверхностном слое появляются остаточные растягивающие напряжения, достигающие 40 кгс/мм Указанные технологические остаточные напряжения соответствуют обработке без предварительного упругого растяжения лопатки. Основной причиной появления остаточных напряжений в поверхностных слоях механически обработанных деталей является локаль ный неравномерный нагрев поверхностных слоев под действием теплоты в зоне резания. . Для получения в поверхностном сло остаточных напряжений сжатия перед шлифованием осуществляют упругое растяжение лопатки по интенсивности выше технологических остаточных растягивающих напряжений 10%,т.е. для указанного примера интенсивность нагружения должна быть более 44 кгс/мм При этом условии после обработки лопатки с упругим растяжением в поверх ностном слое уровень остаточных напряжений растяжения не повысился, но может понизиться до нуля, поскольку механическая обработка сопровождаетс частичной пластической деформацией. После снятия упругого растяжения остаточные растягивающие напряжения в тонком поверхностном слое полностью устраняются либо переходят в напряжения сжатия, так как поверхностный слой сжимается совместно с возвращением основы пера лопатки в исходное состояние. Верхний предел интенсивности нагружёния выбирается не более 5% предела упругости материала издеЛИЯ, так как при более интенсивном нагружении появляются необратимые пластические деформации, нарушающие -размер детали. Известно, что в процессе работы лопатки развитие трецдан происходит перпендикулярно ее продольной оси, Поэтому предлагаемый способ, пре дусматривающий деформацию растяжения пера лопатки вдоль продольной оси, т,е, в направлении, перпендикулярном контролируемому размеру и развитию трещин, обеспечивает повышение трещиностойкости. Формируемые остаточные напряжения сжатия в поверхностно слое способствуют закрытию трещин, При этом исходные форма и размеры ло патки не изменяются от нагружения, поскольку создаваекые напряжения пе ред обработкой изделия (0,95 предела упругости) не вызывают необратимых деформаций, Пример, Проводилась обработка шлифовальным кругом двух парти лрпаток газотурбийных двигателей из титанового сплава ТЗ на станке ЛШ-2АМ, В первой партии (20 шт,) все лопатки в процессе обработки ynpyrorf деформировались с образованием растягивающих напряжений 50,,,55 кгс/мм, что составляет 1,25,,,1,375 технологических остаточных напряжений растяжения () , Деформация осуществлялась приложением растягивающей нагрузки вдоль оси пера лопатки с помощью специального приспособления 3 (как показано на чертеже), Другая партия (20 шт,) лопаток обрабатывалась на тех же режимах, по известной технологии без деформации, При обработке лопаток без деформации технологические остаточные напряжения растяжения, которые определяли рентгеновским методом, находались в пределах 20,,,40 кгс/мм.После обработки лопаток с предварительной упругой деформацией и снятия нагружения величина остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое соответствовала 10,,,20 кгс/ммг После окончательной обработки все лопатки проверялись на трещинообраЭование по принятой на предприятии методике на Магнофлоксе, Проверка показала, что 10% (две лопатки) лопаток из партии, обработанной без деформации, имели трещины, В лопатках, обработанных по предлагаемому способу, трещин не обнаружено. Толщина пера лопатки при обработке с деформацией растяжения находилась в пределах допуска. Таким образом, использование предлагаемого способа чистовой обработки поверхностей позволяет получить в тонком поверхностном слое лопаток остаточные напряжения .сжатия, что обеспечивает снижение трещинообразования при шлифовке и повышает долговечность изделий в процессе их эксплуатации. Формула изобретения Способ чистовой обработки изделий типа лопаток газотурбинных двигателей режущим инструментом, при котором создают напряжение путем упругого нагружения перед обработкой, отличающийся тем, что, с целью снижения трещинообразования за счет создания в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия при высокой стабильности размерно-чистовой обработки, напряжение создают выше технологических остаточных растягивающих напряжений на 10%, но ниже предела упругости материала изделия на 5% в направлении, перпендикулярном контролируемому размеру. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Ананьдн С,Г, и др. Металлорежущие станки, М,, 1957, фиг,1.32е.