RU2375464C1 - Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое прецизионных деталей - Google Patents
Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое прецизионных деталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2375464C1 RU2375464C1 RU2008141935A RU2008141935A RU2375464C1 RU 2375464 C1 RU2375464 C1 RU 2375464C1 RU 2008141935 A RU2008141935 A RU 2008141935A RU 2008141935 A RU2008141935 A RU 2008141935A RU 2375464 C1 RU2375464 C1 RU 2375464C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- residual stresses
- surface layer
- stabilisation
- precision parts
- treatment
- 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
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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. Для стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое детали высокофорсированного дизеля ее подвергают вибрационному старению ультразвуковой обработкой на устойчивой резонансной частоте в 15-18 кГц с амплитудой колебаний в 25-45 мкм и временем обработки до 7-9 мин. 1 ил.
Description
Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое прецизионных деталей относится к изобретениям в области машиностроения, а именно к термической обработке деталей машин, и может быть использован в двигателестроении для повышения работоспособности высокофорсированных дизелей.
Задачей заявленного изобретения является повышение эксплуатационной надежности конструкции путем стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое.
Для получения такого технического результата в предлагаемом способе, включающем вибрационное старение ультразвуковой обработкой, при котором ультразвуковой обработке подвергают прецизионные детали высокофорсированного дизеля на устойчивой резонансной частоте в 15-18 кГц с амплитудой колебаний в 25-45 мкм и временем обработки до 7-9 мин.
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, используются 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 способов 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 «Волжский дизель им. Маминых» 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 0,35σB=73,5 МН/м2 (где σB=210 5 МН/м2 - предел прочности чугуна при растяжении). Вибрационная обработка таких отливок должна производиться при режиме вибрационного старения, когда возникающие в них дополнительные напряжения растяжения [2] составляют 0,15σB, 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 прецизионных деталей.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения эксплуатационной надежности прецизионных деталей высокофорсированного дизеля.
Для получения такого технического результата в предлагаемом способе, включающем вибрационное старение, последнее осуществляют ультразвуковыми колебаниями на устойчивой резонансной частоте в 15-18 кГц с амплитудой колебаний в 25-45 мкм и временем обработки прецизионных деталей до 7-9 мин, что является отличительными признаками предложенного способа.
На чертеже представлена ультразвуковая установка для снятия технологических остаточных напряжений в деталях, включающая верхний 1 и нижний 2 баки. Ультразвуковой генератор 7 марки УЗГ-2-4М служит для преобразования электрической энергии в 50 Гц в энергию ультразвуковой частоты. В основании рабочей емкости 6 вмонтирован магнитострикционный преобразователь с установленной на его плите прецизионной деталью 5 (3 - электродвигатель; 4 - стойка). Средством анализа и обработки информации, например, прибором «Стресскан 500» регистрируют технологические остаточные напряжения в поверхностном слое детали. Механизм влияния ультразвуковых колебаний на начальные технологические остаточные напряжения в процессе вибрационного старения прецизионной детали представляет пластические сдвиги в структуре металла, а ультразвуковые колебания поглощаются преимущественно дислокациями, приводя к дислокационной перестройке структуры металла. Формирование новой структуры после ультразвуковой обработки вызывает изменение механических свойств материала прецизионной детали, в результате чего создаются условия для направленного изменения потоков точечных дефектов из-за появления градиентов начальных технологических остаточных напряжений.
Способ осуществляется следующим образом.
1. Устанавливают прецизионную деталь 5 на плиту магнитострикционного преобразователя 6 (потребителя).
2. Включают в электросеть питания и управление схемой.
3. Устанавливают резонансную частоту работы магнитострикционного преобразователя 6 и ультразвукового генератора 7 в 15-18 кГц с амплитудой колебаний в 25-45 мкм.
4. Производят обработку прецизионной детали ультразвуковыми колебаниями в течение 7-9 мин.
Степень стабилизации остаточных напряжений в прецизионной детали цилиндровой втулке оценивают по прибору «Стресскан - 500». При этом контроль качества стабилизации напряжений осуществляют по истечении 24 ч после ультразвуковой обработки прецизионной детали.
При увеличении резонансной частоты больше 18 кГц снижается амплитуда ультразвуковых колебаний (менее 25 мкм), что приводит к затуханию волнового движения и неработоспособности схемы стабилизации остаточных напряжений.
При снижении резонансной частоты менее 15 кГц увеличивается амплитуда ультразвуковых колебаний более 45 мкм, которая создает обратные колебания. Последние гасят амплитуду ультразвуковых колебаний, увеличивая время на обработку цилиндровой втулки свыше 9 мин, что нецелесообразно.
Результаты экспериментальных исследований напряженного состояния прецизионных деталей (золотника и поршня регулятора скорости дизеля ЧН21/21), проведенные на ОАО «Волжский дизель им. Маминых», показывают, что уровень начальных технологических остаточных напряжений после ультразвуковой обработки снижается в 8-10 раз, происходит стабилизация геометрических размеров, повышается эксплуатационная надежность конструкций.
Механизм влияния ультразвуковых колебаний на остаточные напряжения в процессе вибрационного старения предусматривает пластические сдвиги в структуре металла прецизионной детали, которые способны уменьшить уровень остаточных напряжений.
В результате использования изобретения по сравнению с базовым серийным способом стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое прецизионной детали высокофорсированного дизеля ЧН21/21 производства ОАО «Волжский дизель им. Маминых» создается высокий экономический эффект.
Использование изобретения позволяет повысить работоспособность конструкции путем стабилизации остаточных напряжений ультразвуковыми колебаниями.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент РФ №2133282, Кочерженко В.Г., Степанов В.Н., Косырев С.П., Петухов В.В., Аникин Д.В.
2. Коцюбинский О.Ю. Стабилизация режимов чугунных отливок. - М.: Машиностроение, 1974, с.218.
3. Рагульскис К.М. и др. Вибрационное старение. - Л.: Машиностроение, 1987, с.26.
Claims (1)
- Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое прецизионной детали высокофорсированного дизеля, включающий вибрационное старение ультразвуковой обработкой на устойчивой резонансной частоте 15-18 кГц с амплитудой колебаний 25-45 мкм и временем обработки до 7-9 мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008141935A RU2375464C1 (ru) | 2008-10-22 | 2008-10-22 | Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое прецизионных деталей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008141935A RU2375464C1 (ru) | 2008-10-22 | 2008-10-22 | Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое прецизионных деталей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2375464C1 true RU2375464C1 (ru) | 2009-12-10 |
Family
ID=41489584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008141935A RU2375464C1 (ru) | 2008-10-22 | 2008-10-22 | Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое прецизионных деталей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2375464C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108774667A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-09 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种利用热时效和振动时效协同消除应力的装置及方法 |
-
2008
- 2008-10-22 RU RU2008141935A patent/RU2375464C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108774667A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-09 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种利用热时效和振动时效协同消除应力的装置及方法 |
| CN108774667B (zh) * | 2018-07-04 | 2019-11-08 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种利用热时效和振动时效协同消除应力的装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6373935B2 (ja) | 金属部材残留応力を局部的に調整する方法及びシステム | |
| KR940003505B1 (ko) | 금속의 응력제거방법 | |
| CN110172566A (zh) | 一种用于复杂构件残余应力消减和均化的装置及方法 | |
| RU2180274C2 (ru) | Устройство для возбуждения электроакустического преобразователя | |
| CN105483360B (zh) | 超声波应力消除方法及系统 | |
| CO5721036A2 (es) | Reactor de flujo continuo para el tratamiento de un material liquido con ultrasonido | |
| CN107031105B (zh) | 一种适用于消除粉末压制体应力的超声振动时效装置 | |
| RU2375464C1 (ru) | Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое прецизионных деталей | |
| CN209503113U (zh) | 一种基于超磁致伸缩的自适应可控式振动金属切削装置 | |
| RU2133282C1 (ru) | Способ стабилизации остаточных напряжений в поверхностном слое детали | |
| WO2019119742A1 (zh) | 用于改善金属材料性能的高频振动焊接系统及方法 | |
| JP4299838B2 (ja) | 縦方向ビームと横方向ビームから成る、ユニットを支承するための枠組構造体および前記枠組構造体を製造する方法 | |
| Zhang et al. | Improving weld quality by arc-excited ultrasonic treatment | |
| CN107287408A (zh) | 用于消除残余应力的高频冲击振动系统及方法 | |
| CN108531689A (zh) | 一种针对汽车碰撞吸能盒的残余应力消除方法 | |
| JP4578918B2 (ja) | 残留応力部分低減方法および残留応力部分低減装置 | |
| CN110317944A (zh) | 残余应力消除装置 | |
| JP2014011843A (ja) | 振動発電装置及び振動発電装置の設計方法 | |
| CN106763461B (zh) | 一种拟零刚度隔振装置 | |
| CN202039104U (zh) | 非线性组合共振式振动时效装置 | |
| Shin et al. | New Mount with Moving-Coil-Type Electromagnetic Actuator for Naval Shipboard Equipment | |
| RU2252859C1 (ru) | Ультразвуковой инструмент для снятия остаточных напряжений и упрочнения поверхностей металлов | |
| CN110125735A (zh) | 一种弱刚性构件超声振动去应力研磨抛光设备及方法 | |
| CN107299954A (zh) | 一种机械调节与电磁控制相结合的半主动式吸振器 | |
| JP5960634B2 (ja) | Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系共晶合金からなる鋳造品の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101023 |