RU2455368C1 - Способ упрочнения поверхности изделия из стали - Google Patents
Способ упрочнения поверхности изделия из стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455368C1 RU2455368C1 RU2011114853/02A RU2011114853A RU2455368C1 RU 2455368 C1 RU2455368 C1 RU 2455368C1 RU 2011114853/02 A RU2011114853/02 A RU 2011114853/02A RU 2011114853 A RU2011114853 A RU 2011114853A RU 2455368 C1 RU2455368 C1 RU 2455368C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- particles
- product
- corundum
- hardening
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам поверхностного пластического деформирования (ППД) твердыми частицами, и предназначено для упрочнения поверхностей деталей, например шеек и галтелей коленчатых валов двигателей, компрессоров, изготовленных из железоуглеродистых сплавов. Способ упрочнения поверхности изделий из стали включает обработку изделия путем ударного воздействия частицами корунда на обрабатываемую поверхность с использованием газодинамического оборудования для разгона частиц и выброса их из сопла. Разгон частиц осуществляют сверхзвуковой струей воздуха, а обработку изделия ведут при скорости перемещения сопла - (9-11)-2 м/сек, расстоянии от сопла до поверхности изделия - (9-11)-2 м и температуре воздуха на выходе из сопла 300-400°С. Использование способа позволяет без снижения степени наклепа в 2-4 раза сократить время обработки изделия по сравнению с известным способом и тем самым увеличить производительность процесса. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам поверхностного пластического деформирования (ППД) твердыми частицами, и предназначено для упрочнения поверхностей деталей, например шеек и галтелей коленчатых валов двигателей, компрессоров, изготовленных из железоуглеродистых сплавов.
Известны способы упрочнения деталей дробью или другими частицами (Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. - М.: Машиностроение, 1987. - 328 с, с.242-259 [l]), например дробеструйный (ДУ), пневмодинамический (ПДУ), заключающиеся в том, что поверхность изделий из железоуглеродистых сплавов обрабатывается потоком дроби с использованием струи воздуха. При этом достигаются следующие энергетические параметры процесса обработки дробью: скорость дроби - до 10 м/сек (табл.53, стр.246[l]) при удельной энергии частиц - до 6×10-4 Дж (табл.70, стр.300 [1]).
Обработка дробью приводит к повышению твердости в поверхностном слое металла на глубину до 2×10-4 м (фиг.158, стр.247 [1]). При этом происходит упрочнение поверхностного слоя со степенью наклепа до 25% при обработке в течение 60 секунд.
Достигаемые энергетические характеристики и параметры обработки дробью позволяют повысить сопротивление разрушению при циклических нагрузках в 3,2 раза дробеструйной и 5,1 раза пневмодинамической обработкой по сравнению с шлифованием (таблица 71, стр.300 [1]). Причем, чем больше скорость и энергия дроби (частиц), тем больший эффект сопротивления разрушению при циклическом нагружении можно получить (таблица 70, стр.300 [1]).
Известен способ упрочнения поверхности изделий из стали путем ударного воздействия твердыми частицами на обрабатываемую поверхность с использованием газодинамического оборудования для разгона частиц и выброса их из сопла.
Патент РФ №2106236, кл. B24C 3/32, 1998 г.
Данный способ по технической сущности и достигаемому результату наиболее близок к изобретению и, поэтому, принят за прототип.
К основным недостаткам известного способа можно отнести необходимость применения дополнительной оснастки (экранов), которая защищает и предохраняет необрабатываемую поверхность деталей от воздействия дроби.
Кроме того, режимы упрочнения характеризуются значительной нестабильностью, что объясняется следующими причинами: большим допуском на диаметр дроби (например, для диаметра дроби 0,5-0,8 мм или 0,8-1 мм допуск составляет около 1/3 диаметра дробинки); ускоренным изнашиванием дроби вследствие сухого трения, которое приводит к заметному уменьшению диаметра дроби уже в течение одной смены, что снижает стабильность процесса, так как энергия удара пропорциональна диаметру дроби третьей степени; значительным допуском на давление воздуха (стр.245 [1]). В результате производительность известного способа низка - время обработки 1 см2 поверхности составляет 60 сек.
Техническим результатом заявленного способа является повышение производительности процесса за счет сокращения времени.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе упрочнения поверхности изделий из стали, путем ударного воздействия твердыми частицами на обрабатываемую поверхность с использованием газодинамического оборудования для разгона частиц и выброса их из сопла, разгон частиц осуществляют сверхзвуковой струей воздуха, в качестве твердых частиц используют порошок корунда, а обработку изделия ведут при скорости перемещения сопла - (9-11)-2 м/сек, расстоянии от сопла до поверхности изделия -(9-11)-2 м и температуре воздуха на выходе из сопла 300-400°C.
Согласно изобретению в качестве газодинамической установки используют установку типа «Димет-404», корунд марки К-00-04-16.
Изобретение иллюстрируют примерами выполнения.
Пример 1.
Пластину из стали 40Х обрабатывают путем ударного воздействия частицами корунда размером до 300 мкм с использованием газодинамического оборудования «Димет-404» для разгона частиц и выброса их из сопла. Разгон частиц осуществляют сверхзвуковой струей воздуха. Обработку изделия ведут циклически при скорости перемещения сопла - 10-2 м/сек, расстоянии от сопла до поверхности изделия -10-2 м и температуре воздуха на выходе из сопла 360°C.
Пример 2.
Цилиндрический образец из стали 40Х обрабатывают путем ударного воздействия частицами корунда. Процесс ведут по технологии, описанной в примере 1.
Пример 3.
Для получения значений оптимальных параметров процесса ведут обработку изделий по технологии, описанной в примере 1, меняя параметры обработки изделия. Затем проводят физико-механические исследования обработанных образцов.
Проведенные исследования на среднеуглеродистой легированной конструкционной стали 40Х, которая используется в машиностроении для изготовления широкой номенклатуры ответственных деталей, например валов, показали возможность повышения прочности за счет газодинамической обработки корундом. В качестве основных изменяемых параметров обработки были выбраны: температура струи воздуха - T (°C) и время воздействия корундом на сталь - τ (сек).
Оптимизация технологических параметров обработки корундом проводилась на основе результатов измерения твердости по глубине методом Виккерса (HV 0,1/10 ГОСТ 2999-75 в редакции 1987 г.).
Было получено повышение исходной твердости стали с 206 кг/мм2 (2019 МПа) до 265 кг/мм2 (2597 МПа) (фиг.1). При этом происходило упрочнение структуры металла со степенью наклепа 25% при температуре потока воздуха T=360°C.
На фиг.1 показан прирост твердости от глубины обработки в зависимости от времени обработки. 1 - от 9 до 15 сек, 2-30 сек. Время обработки 1 см2 поверхности τ=9 секунд.
Для уточнения оптимальных режимов обработки образцы стали испытывались и обрабатывались согласно ГОСТ 1497-84 на растяжение при статическом нагружении с использованием универсальной испытательной машины фирмы INSTRON с записью диаграммы нагрузка - деформация и с регистрацией данных в системе ACTest-Pro 1.14. Скорость нагружения составляла 33×10-6 м/сек.
Испытания образов на растяжение при статическом нагружении после обработки предложенным способом представлены в таблице.
№ п/п | Варианты обработки стали 40Х | Результаты испытания | ||
σB, кг/мм2 | Оценка, % | Тенденция | ||
1 | Без обработки корундом | 60,132 | 100 | - |
2 | Обработка корундом: τ=3 сек, T=360°C | 60,452 | 100,5 | ≈ |
3 | Обработка корундом: τ=9 сек, T=360°C | 61,465 | 102,2 | ↑↑ |
4 | Обработка корундом τ=15 сек, T=360°C | 59,551 | 99,0 | ↓ |
5 | Обработка корундом ≥τ=30 сек, T=360°C | 56,923 | 94,6 | ↓↓↓ |
6 | Обработка корундом τ=9 сек, T=20°C | 58,442 | 97,2 | ↓↓ |
Из представленных данных видно, что только обработка корундом в течение 15 с приводит к повышению прочности (поз.№3, таблица).
Как показали испытания образцов, наилучшие результаты достигаются тогда, когда обработку ведут при скорости перемещения сопла - (9-11)-2 м/сек, расстоянии от сопла до поверхности изделия - (9-11)-2 м и температуре воздуха на выходе из сопла 300-400°C.
Таким образом, использование предложенного способа позволяет без снижения степени наклепа в 2-4 раза сократить время обработки изделия по сравнению с известным способом и, тем самым, увеличить производительность процесса.
Claims (1)
- Способ упрочнения поверхности изделий из стали, включающий обработку путем ударного воздействия твердыми частицами на поверхность изделия с использованием газодинамического оборудования для разгона частиц и выброса их из сопла, отличающийся тем, что разгон частиц осуществляют сверхзвуковой струей воздуха, при этом в качестве твердых частиц используют порошок корунда, а обработку изделия ведут при скорости перемещения сопла (9-11)-2 м/с, расстоянии от сопла до поверхности изделия (9-11)-2 м и температуре воздуха на выходе из сопла 300-400°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114853/02A RU2455368C1 (ru) | 2011-04-18 | 2011-04-18 | Способ упрочнения поверхности изделия из стали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114853/02A RU2455368C1 (ru) | 2011-04-18 | 2011-04-18 | Способ упрочнения поверхности изделия из стали |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2455368C1 true RU2455368C1 (ru) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011114853/02A RU2455368C1 (ru) | 2011-04-18 | 2011-04-18 | Способ упрочнения поверхности изделия из стали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2455368C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120097049A1 (en) * | 2009-10-23 | 2012-04-26 | Stefano Tomatis | Method for the treatment of steel surfaces, particularly of cheesemaking machines |
RU2570716C2 (ru) * | 2014-04-08 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термической обработки конструкционных сталей на высокопрочное состояние |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2106236C1 (ru) * | 1996-06-14 | 1998-03-10 | Александр Федорович Алексеенко | Способ отделочно-упрочняющей обработки цилиндрических поверхностей деталей дробью |
RU2354715C1 (ru) * | 2007-12-24 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ упрочнения деталей из конструкционных материалов |
-
2011
- 2011-04-18 RU RU2011114853/02A patent/RU2455368C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2106236C1 (ru) * | 1996-06-14 | 1998-03-10 | Александр Федорович Алексеенко | Способ отделочно-упрочняющей обработки цилиндрических поверхностей деталей дробью |
RU2354715C1 (ru) * | 2007-12-24 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ упрочнения деталей из конструкционных материалов |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120097049A1 (en) * | 2009-10-23 | 2012-04-26 | Stefano Tomatis | Method for the treatment of steel surfaces, particularly of cheesemaking machines |
US8968053B2 (en) * | 2009-10-23 | 2015-03-03 | C.M.T. Costruzioni Meccaniche E Tecnologia S.P.A. | Method for the treatment of steel surfaces, particularly of cheesemaking machines |
RU2570716C2 (ru) * | 2014-04-08 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | Способ термической обработки конструкционных сталей на высокопрочное состояние |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101482619B1 (ko) | 쇼트 피닝용 투사재의 제조방법 | |
Odhiambo et al. | Cavitation shotless peening for improvement of fatigue strength of carbonized steel | |
US9464335B2 (en) | Method for improving fatigue strength of cast iron material | |
WO2007116871A1 (ja) | 金属部材の製造方法及び構造部材 | |
Feldmann et al. | Application of vibropeening on aero–engine component | |
RU2455368C1 (ru) | Способ упрочнения поверхности изделия из стали | |
Sakamoto et al. | Effect of surface flaw on fatigue strength of shot-peened medium-carbon steel | |
Fouad et al. | Effect of surface treatment on wear behavior of magnesium alloy AZ31 | |
Omari et al. | Enhancing the surface hardness and roughness of engine blades using the shot peening process | |
US8332998B2 (en) | Shot-peening process | |
CN109487183A (zh) | 一种适用于铝锂合金的湿喷丸表面改性方法 | |
Harada et al. | Effect of microshot peening on fatigue life of spring steel SUP9 | |
RU2449878C2 (ru) | Способ обработки деталей | |
JPS61265271A (ja) | 浸炭品のシヨツトピ−ニング法 | |
Kang et al. | Adiabatic shear banding and cracking phenomena occurring during cold-forging simulation tests of plain carbon steel wire rods by using a split Hopkinson’s pressure bar | |
WO2019034284A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum verfestigungsstrahlen oder verfestigungswalzen | |
JPH10217122A (ja) | 金型表面の処理方法 | |
JP2022015899A (ja) | ショットピーニング装置 | |
JPH10100069A (ja) | ショットピ−ニング方法及び処理物品 | |
CN110358902B (zh) | 一种显著提高横置板簧疲劳寿命的喷丸强化装置及方法 | |
Gao et al. | Effect of surface mechanical attrition treatment on the very high cycle fatigue behavior of TC11 | |
RU2746851C1 (ru) | Способ определения предела текучести материала при дробеструйной обработке | |
RU2560900C1 (ru) | Способ упрочнения стальных пластин | |
JP2014502217A (ja) | セラミックのワークを処理する装置並びに方法 | |
KR101858309B1 (ko) | 플레인 베어링의 베어링 쉘을 제조하는 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150419 |