RU2133282C1 - Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое детали - Google Patents
Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое детали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133282C1 RU2133282C1 RU98119653A RU98119653A RU2133282C1 RU 2133282 C1 RU2133282 C1 RU 2133282C1 RU 98119653 A RU98119653 A RU 98119653A RU 98119653 A RU98119653 A RU 98119653A RU 2133282 C1 RU2133282 C1 RU 2133282C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- surface layer
- diesel engine
- residual stresses
- khz
- stabilizing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к термической обработке деталей машин, и может быть использовано в двигателестроении для повышения работоспособности высокофорсированных дизелей. Техническим результатом является повышение работоспособности цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля. Для получения такого технического результата в предлагаемом способе, включающем вибрационное старение ультразвуковой обработкой, при котором ультразвуковой обработке подвергают цилиндровую втулку высокофорсированного дизеля на устойчивой резонансной частоте в 19 - 21 кГц с амплитудой колебаний в 50 - 80 мкм путем увеличения мощности потребителя до 3 - 3,5 кВт и времени обработки до 10 - 12 мин. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к термической обработке деталей машин и может быть использовано в двигателестроении для повышения работоспособности высокофорсированных дизелей.
Известен метод динамического нагружения отливок для стабилизации размеров путем принудительной вибрации [1]. При этом в отливке возникают постоянные или затухающие колебания, создающие дополнительные нагружения ее материала дополнительными напряжениями. Так как вибрационная обработка способствует уменьшению коробления отливок, считается, что она вызывает резкое снижение имевшихся в отливке остаточных напряжений.
Известен способ вибрационного старения деталей, включающий вибрационную обработку последних циклическими напряжениями [2]. Эффективность вибрационного старения определяется степенью пластической деформации металла, которая зависит от прикладываемой нагрузки при вибрации, определяемой значением и местом приложения вынуждающей силы, создаваемой вибровозбудителем, а также геометрической формой детали.
Известен способ обработки металлов ультразвуком для снятия остаточных напряжений [3]. В устройстве, применяемом для снятия остаточных напряжений, используется магнитострикционные преобразователи, которые поджимаются к обрабатываемой детали и в случае необходимости перемещаются вдоль длины детали. Благодаря такой обработке достигается снятие напряжений по всей длине детали (например, рельсы).
Указанный способ является прототипом заявленному.
Недостатком известных способом стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое детали является ее невысокая работоспособность, обусловленная высоким уровнем остаточных напряжений как после литья, штамповки и механической обработки, так и после стабилизации их различными способами (по экспериментальным данным ОАО ""Волгодизельмаш" максимальные остаточные напряжения в цилиндровой втулке высокофорсированного дизеля ЧН 21/21 достигают 100 - 250 МН/м2).
Наибольшая величина остаточных напряжений, которая допускает стабилизацию размеров при вибрационной обработке [2], составляет 0,35 σв = 73.5 МН/м2 (где σв = 210 МН/2 - предел прочности чугуна при растяжении). Вибрационная обработка таких отливок должна производиться при режиме вибрационного старения, когда возникающие в них дополнительные напряжения растяжения [2] составляют 0,15σв, т. е. 31,5 МН/м2. Использовать режимы, создающие вибрационные напряжения больше 31,5 МН/м2, опасно, так как возможно разрушение отливок. Следовательно в известных методах не обеспечивается полная стабилизация остаточных напряжений в отливках цилиндровых втулок.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения работоспособности цилиндрической втулки высокофорсированного дизеля.
Для получения такого технического результата в предлагаемом способе, включающем вибрационное старение, последнее осуществляют ультразвуковыми колебаниями на устойчивой резонансной частоте в 19 - 21 кГц с амплитудой колебаний в 50 - 80 мкм путем увеличения мощности потребителя до 3 - 3,5 кВт и времени обработки цилиндровой втулки до 10 - 12 мин.
Отличительными признаками предложенного способа является то, что ультразвуковой обработке подвергают цилиндровую втулку высокофорсированного дизеля на устойчивой резонансной частоте в 19 - 21 кГц с амплитудой колебаний в 50 - 80 мкм путем увеличения мощности потребителя до 3 - 3,5 кВт и времени обработки до 10 - 12 мин.
На фиг.1 представлена блок-схема способа стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля. Схема включает ультразвуковой генератор 1 марки УЗГ - 2 - 4М для преобразования электрической энергии в 50 Гц в энергию ультразвуковой частоты, ванну 2, в основании которой монтируют магнитострикционный преобразователь ПМС - 6 - 22 (потребитель) с установленной на его плиту цилиндровой втулкой 3. Средством анализа и обработки информации 4, например, прибором ИОН - 4М регистрируют остаточные напряжения в поверхностном слое цилиндровой втулки.
Всей блок-схемой управляют через систему управления 5.
Способ осуществляется следующим образом.
Устанавливают цилиндровую втулку 3 на плиту магнитострикционного преобразователя 2 (потребителя), включают в электросеть питания и управление схемой, после чего устанавливают резонансную частоту работы магнитострикционного преобразователя 2 и ультразвукового генератора 1 в 19 - 21 кГц с амплитудой колебаний в 50 - 80 мкм путем увеличения мощности потребителя до 3 - 3,5 кВт. Производят обработку цилиндровой втулки ультразвуковыми колебаниями в течении 10 - 12 мин. Степень стабилизации остаточных напряжений в цилиндровой втулке оценивают по прибору, например, ИОН - 4М. При этом контроль качества стабилизации напряжений осуществляют по истечению 24 ч после ультразвуковой обработки цилиндровой втулки.
При увеличении резонансной частоты больше 21 кГц снижается амплитуда ультразвуковых колебаний (менее 50 мкм), что приводит к затуханию волнового движения и неработоспособности схемы стабилизации остаточных напряжений.
При снижении резонансной частоты менее 19 кГц увеличивается амплитуда ультразвуковых колебаний более 80 мкм, которая создает обратные колебания. Последние гасят амплитуду ультразвуковых колебаний, увеличивая время на обработку цилиндровой втулки свыше 12 мин, что нецелесообразно. На фиг. 2 в качестве примера и доказательства положительного эффекта представлен график стабилизации остаточных напряжений по диаметру цилиндровой втулки (в верхнем поясе) дизеля ЧН 21/21. График показывает, что после обработки цилиндровой втулки вибрационным старением с ультразвуковыми колебаниями, остаточные напряжения в поверхностном слое уменьшились с 200 - 250 МПа до 0 - 15 МПа и затем стабилизируются во времени.
Изложение позволяет сделать вывод, что предложенный способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля повышает работоспособность конструкции путем снижения остаточных напряжений с 200 - 250 МПа до 0 - 15 МПа и их стабилизации во времени.
Механизм влияния ультразвуковых колебаний на остаточные напряжения в процессе вибрационного старения цилиндровой втулки предусматривает пластические сдвиги в структуре металла цилиндровой втулки, которые способны уменьшить уровень остаточных напряжений.
В результате использования изобретения по сравнению с базовым серийным способом стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое цилиндровой втулки высокофорсированного дизеля ЧН 21/21 производства ОАО "Волгодизельмаш" создается высокий экономический эффект.
Использование изобретения позволяет повысить работоспособность конструкции путем стабилизации остаточных напряжений ультразвуковыми колебаниями.
Claims (1)
- Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое детали, включающий вибрационное старение ультразвуковой обработкой, отличающийся тем, что ультразвуковой обработке подвергают цилиндровую втулку высокофорсированного дизеля на устойчивой резонансной частоте в 19 - 21 кГц с амплитудой колебаний в 50 - 80 мкм путем увеличения мощности потребителя до 3 - 3,5 кВт и времени обработки до 10 - 12 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98119653A RU2133282C1 (ru) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое детали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98119653A RU2133282C1 (ru) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое детали |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2133282C1 true RU2133282C1 (ru) | 1999-07-20 |
Family
ID=20211788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98119653A RU2133282C1 (ru) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое детали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2133282C1 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447162C2 (ru) * | 2010-04-06 | 2012-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ ультразвуковой обработки сварных металлоконструкций |
RU2557841C2 (ru) * | 2013-09-13 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ упрочняющей термической обработки углеродистых инструментальных сталей |
CN105483360A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-13 | 沈阳远大科技园有限公司 | 超声波应力消除方法及系统 |
CN108004388A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-05-08 | 上海海事大学 | 一种确定超声振动时效激振频率的方法 |
CN108456772A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-08-28 | 上海海事大学 | 一种确定超声振动时效工艺参数的方法 |
RU2708722C1 (ru) * | 2018-10-24 | 2019-12-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ термической обработки износостойких втулок буровых насосов нефтегазового оборудования из инструментальных хромистых сталей |
RU2719673C1 (ru) * | 2019-08-14 | 2020-04-21 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ ультразвуковой обработки изделий из стеклокерамики |
-
1998
- 1998-10-26 RU RU98119653A patent/RU2133282C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Коцюбинский О.Ю. Стабилизация режимов чугунных отливок. -М.: Машиностроение, 1974, с.218 - 226. Рагульскис К.М. и др. Вибрационное старение. - Л.: Машиностроение, 1987, с.26 - 33. * |
РЖ Металлургия, N 5, реферат 5И1201П, 1985. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447162C2 (ru) * | 2010-04-06 | 2012-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ ультразвуковой обработки сварных металлоконструкций |
RU2557841C2 (ru) * | 2013-09-13 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ упрочняющей термической обработки углеродистых инструментальных сталей |
CN105483360A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-13 | 沈阳远大科技园有限公司 | 超声波应力消除方法及系统 |
CN108004388A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-05-08 | 上海海事大学 | 一种确定超声振动时效激振频率的方法 |
CN108456772A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-08-28 | 上海海事大学 | 一种确定超声振动时效工艺参数的方法 |
CN108456772B (zh) * | 2018-01-18 | 2020-01-07 | 上海海事大学 | 一种确定超声振动时效工艺参数的方法 |
RU2708722C1 (ru) * | 2018-10-24 | 2019-12-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ термической обработки износостойких втулок буровых насосов нефтегазового оборудования из инструментальных хромистых сталей |
RU2719673C1 (ru) * | 2019-08-14 | 2020-04-21 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ ультразвуковой обработки изделий из стеклокерамики |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Siegert et al. | Wire drawing with ultrasonically oscillating dies | |
KR940003505B1 (ko) | 금속의 응력제거방법 | |
RU2133282C1 (ru) | Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое детали | |
SE9503515D0 (sv) | Avverkande bearbetning | |
CN105483360B (zh) | 超声波应力消除方法及系统 | |
US5540527A (en) | Drilling device having a radially displacable drill shank | |
KR100499113B1 (ko) | 진동기 어댑터 | |
US3380195A (en) | Resonant apparatus for cleaning with loose granules | |
EP0027362B1 (en) | Magnetic material treatment method and apparatus | |
Tsujino et al. | Load characteristics of ultrasonic rotary motor using a longitudinal-torsional vibration converter with diagonal slits. Large torque ultrasonic rotary motor | |
RU2375464C1 (ru) | Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое прецизионных деталей | |
Nagem et al. | An electromechanical vibration absorber | |
US2798832A (en) | Method of hardening ferrous metals | |
CN110317944A (zh) | 残余应力消除装置 | |
CA1163087A (en) | Apparatus for transmission of sonic energy to work pieces | |
RU2129942C1 (ru) | Устройство для отделочно-упрочняющей обработки поверхности деталей | |
CN103402676A (zh) | 用于产生质块的振荡运动的方法和设备 | |
SU1129045A1 (ru) | Устройство дл запрессовки подшипников | |
SU1263510A1 (ru) | Способ упрочнени металлических поверхностей | |
RU2137587C1 (ru) | Устройство для поверхностного упрочнения деталей "пружина" | |
RU2139785C1 (ru) | Устройство для поверхностного упрочнения деталей "крестовина" | |
SU710087A1 (ru) | Линейный вибродвигатель | |
RU2137586C1 (ru) | Устройство для поверхностного упрочнения деталей "коленвал" | |
SU1729976A1 (ru) | Вибрационный рыхлитель смерзшихс грузов | |
SU1646617A1 (ru) | Устройство дл возбуждени колебаний |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061027 |