RU2491155C2 - Способ упрочняющей обработки внутренних поверхностей деталей - Google Patents
Способ упрочняющей обработки внутренних поверхностей деталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491155C2 RU2491155C2 RU2011106714/02A RU2011106714A RU2491155C2 RU 2491155 C2 RU2491155 C2 RU 2491155C2 RU 2011106714/02 A RU2011106714/02 A RU 2011106714/02A RU 2011106714 A RU2011106714 A RU 2011106714A RU 2491155 C2 RU2491155 C2 RU 2491155C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressed air
- micro
- balls
- mpa
- air pressure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки внутренних поверхностей, например центральных отверстий деталей из трубных заготовок с окнами и пазами с нестабильной исходной микро- и макрогеометрией поверхности и неравномерными физико-механическими свойствами поверхностного слоя материала. Способ включает подачу на обрабатываемую поверхность шариков с наложением электрического поля. При этом обработку проводят в газожидкостной слабопроводящей среде при напряжении электрического поля 2-5 В в два этапа. На первом этапе на обрабатываемую поверхность под углом не более 60° подают микрошарики диаметром 150-200 мкм при давлении сжатого воздуха 0,2-0,4 МПа и времени обработки каждого участка поверхности 30 с, на втором этапе - микрошарики диаметром около 50 мкм при давлении сжатого воздуха не более 0,3 МПа и времени обработки каждого участка поверхности 15 с. Технический результат: получение равномерной степени наклепа и устранение микротрещин по всей обрабатываемой поверхности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки внутренних поверхностей, например центральных отверстий деталей из трубных заготовок с окнами и пазами для различного технологического оборудования с нестабильной исходной микро- и макрогеометрией поверхности и неравномерными физико-механическими свойствами поверхностного слоя материала.
Известен способ электрообработки с применением слабопроводящего электролита и твердого наполнителя в виде абразивных, токопроводящих или электрически нейтральных гранул при финишной обработке поверхностей, удаленных от электрода-инструмента на расстояние до 100 мм [1]. Однако при этом способе гранулы в потоке электролита значительно теряют кинетическую энергию. Это приводит к сужению области технологического использования комбинированной электрообработки. В частности, не удается получать на поверхности нужную степень равномерно распределенного наклепа. Это приводит к снижению эксплуатационных характеристик деталей.
Известен способ [2], по которому подаваемую в камеру смешения жидкость распыляют потоком распыляющего газа двухкомпонентной центробежной форсункой с внутренним смешением, имеющей две завихрительные камеры с тангенциальными каналами для ввода жидкости и распыляющего газа. Сформированный вихревой газожидкостный поток ускоряется в потоке рабочего газа-энергоносителя в сверхзвуковом сопле, охлаждается совместно с расширяющимся газом в сверхзвуковом сопле с образованием абразивных частиц в виде закристаллизованных капель жидкости. Выходящая из сопла многокомпонентная струя, состоящая из газа, капель и закристаллизовавшихся капель жидкости, направляется на поверхность изделия. Недостатком известного способа является нестабильность процесса обработки из-за различных углов соприкосновения рабочей среды с поверхностью и незначительная степень наклепа, что не обеспечивает равномерность показателей качества поверхностного слоя внутренней поверхности.
Известен способ струйно-динамической обработки каналов деталей микрошариками [3]. Способ обработки заключается в подаче на обрабатываемые поверхности потоком сжатого воздуха давлением 0,4-0,8 МПа микрошариков диаметром 0,1-0,4 мм со скоростью 10-60 м/с. Относительная равномерность обработки достигается постоянным вращением планшайбы с деталью со скоростью до 100-300 об/мин в рабочей камере струйно-динамической установки эжекторного типа. К недостаткам способа относится отсутствие равномерных локальных комбинированных воздействий между инструментом и заготовкой, что не позволяет получить заданный стабильный наклеп поверхностного слоя канала, выравнять микрогеометрию поверхности и полностью удалить дефектный слой от предыдущих технологических операций, что сокращает срок эксплуатации изделий.
Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ анодно-динамического упрочнения детали из токопроводящего материала, включающий механическую и анодную обработку поверхности детали из токопроводящего материала металлическими гранулами с наложением электрического поля в среде слабых электролитов на базе нетоксичных солей при низких напряжениях постоянного тока, где анодом является деталь [4]. Недостатком способа является низкое динамическое ускорение гранул из-за вязкого сопротивления жидких солевых электролитов, вследствие этого снижается энергия деформирующих воздействий и исключается использование гранул мелкой фракции для получения большей степени наклепа и низкой шероховатости обрабатываемой поверхности.
Предлагаемое изобретение направлено на получение равномерной степени наклепа и устранение микротрещин по всей обрабатываемой поверхности.
Это достигается тем, что обработка поверхностей по предлагаемому способу заключается в подаче на обрабатываемые поверхности сжатым воздухом потока микрошариков, и процесс обработки проводят в газожидкостной слабопроводящей среде с наложением низковольтного электрического поля.
В качестве газожидкостной слабопроводящей среды используют сжатый воздух и техническую воду.
Сущность изобретения и последовательность осуществления способа поясняется чертежами. На фиг.1 показано исходное состояние поверхностного слоя детали с макрогеометрией и трещинами от предшествующих технологических операций механической обработки внутренней поверхности. На фиг.2 приведена схема выравнивания макрогеометрии в начале процесса обработки. На фиг.3 приведен процесс, аналогичный показанному на фиг.2, для упрочнения поверхности, выравнивания микрогеометрии и устранения микровыступов.
На фиг.1 показана нестабильность исходного макрорельефа поверхности. Трещины в поверхностном слое могут выходить на поверхность или оставаться замкнутыми в материале подповерхностного слоя и выходить на поверхность в процессе эксплуатации изделия под действием знакопеременных нагрузок из-за пульсаций давления рабочего тела. Внутренние рабочие поверхности, особенно длинномерных деталей, имеют в большинстве случаев различные пазы и полости, недопустимые уступы, трещины и погрешности формы, выходящие зачастую за допуски на номинальные размеры, что в случаях гидродинамического, абразивного трения, знакопеременных нагрузок в водородосодержащих средах резко снижают работоспособность дорогостоящего в изготовлении и эксплуатации оборудования.
Формирование благоприятного для различного рода эксплуатационных свойств поверхностного слоя проходит в несколько этапов. Во-первых, на исходную дефектную поверхность 1 (фиг.2) с направлением к ней 4 под углом не более 60° подают микрошарики 2 более крупной фракции (150-200 мкм), которые за счет деформационного сдвига перераспределяют выступы и впадины и залечивают микродефекты. Наличие жидкостной токопроводящей среды 3 препятствует перегреву мест соударений гранул с поверхностью и образованию остаточных напряжений растяжения, а также ускоряет процесс за счет явления анодного растворения материала. Затем подают более мелкую фракцию микрошариков 2 (до 50 мкм), которая окончательно выравнивает микроповерхность (фиг.3). Выравнивание микрогеометрии значительно зависит от скорости анодного растворения в месте микровыступа 6, которая в момент контакта шарика с деталью через жидкостную токопроводящую пленку 5 резко увеличивается из-за повышения удельной проводимости в месте соударения до 3-х раз и составляет не более 15 с на участок пятна распыла.
При определенной обработке под покрытия создают сглаженный и активированный микрорельеф без концентраторов микротрещин и микровыступов, а микрошарики после покрытия формируют стабильную, благоприятную для эксплуатации детали шероховатость, создавая остаточные напряжения сжатия при заданной степени наклепа.
Пример осуществления способа
В нашем случае комбинированная обработка внутренней поверхности диаметром 120 мм и длиной 2500 мм проводилась на первом этапе на установках эжекторного типа микрошариками диаметром 150-200 мкм с наложением тока низкого напряжения при соблюдении следующих режимов: расстояние от оси сопла между его срезом и поверхностью образца L=50±5 мм на диаметре вращения DBP=100 мм; время обработки каждого соседнего участка поверхности - 30 с; угол соударения потока микрошариков с поверхностью Δα=60°; скорость вращения шпинделя установки - 20-60 мин-1; давление подаваемого сжатого воздуха - 0,2-0,4 МПа; напряжение - 2-5 В; расход газожидкостной слабопроводящей среды - 2 м3/мин; фракция шариков - около 50 мкм.
Газожидкостная слабопроводящая среда состояла из воздуха и распыленной до капельной фракции технической воды, являющейся слабым проводником (напряжение 6-10 В). Токопроводящую рабочую жидкость - техническую воду - распыляют через форсунку в направлении подачи шариков под давлением на входе 0,2 МПа. В качестве микрошариков использовались сферические гранулы из закаленной стали ШХ-15, имеющие твердость HRC 60-62 ед. и гладкую поверхность Ra не более 0,4 мкм. На втором этапе (фиг.3) при обработке создается сглаженный микрорельеф без концентраторов микротрещин и микровыступов, а микрошарики формируют стабильную, благоприятную для эксплуатации шероховатость, при этом в отличие от условий обработки первого этапа время обработки каждого участка поверхности - 15 с; давление в сети сжатого воздуха должно быть не более 0,3 МПа; размер шариков - 50±20 мкм.
Достижимое изменение шероховатости в этом случае ΔRzmax зависит от скорости анодного растворения в месте микровыступа, которая в момент контакта шарика с деталью резко увеличивается из-за повышения удельной проводимости в месте соударения в 2-3 раза в зависимости от свойств материала детали. После обработки всей поверхности в течение 60 минут ее шероховатость составила 2,5-3,2 мкм, наклеп поверхностного слоя - 5,8-7,45%, что отвечает заданным техническим условиям.
Источники информации
1. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2-х т. Т.2 / Под ред. В.П.Смоленцева. - М.: Высшая шк., 1983. - 208 с.
2. Патент РФ №2154694. Способ обработки поверхности изделий и устройство для его осуществления / Авт. Дикун Ю.В., 2000 г.
3. Сухочев Г.А. Управление качеством изделий, работающих в экстремальных условиях при нестационарных воздействиях / Г.А.Сухочев. - М.: Машиностроение, 2004. - 287 с.
4. Патент РФ №2411111. Способ анодно-динамического упрочнения детали из токопроводящего материала / Авт. Печагин А.П., Болдырев А., Смоленцев В.П., Найденов А.И., 2011 г.
Claims (2)
1. Способ упрочняющей обработки внутренних поверхностей деталей, включающий подачу на обрабатываемую поверхность шариков с наложением электрического поля, отличающийся тем, что обработку проводят в газожидкостной слабопроводящей среде при напряжении электрического поля 2-5 В в два этапа, причем на первом этапе на обрабатываемую поверхность под углом не более 60° подают микрошарики диаметром 150-200 мкм при давлении сжатого воздуха 0,2-0,4 МПа и времени обработки каждого участка поверхности 30 с, а на втором этапе - микрошарики диаметром около 50 мкм при давлении сжатого воздуха не более 0,3 МПа и времени обработки каждого участка поверхности 15 с.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газожидкостной слабопроводящей среды используют сжатый воздух и техническую воду.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011106714/02A RU2491155C2 (ru) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Способ упрочняющей обработки внутренних поверхностей деталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011106714/02A RU2491155C2 (ru) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Способ упрочняющей обработки внутренних поверхностей деталей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011106714A RU2011106714A (ru) | 2012-08-27 |
RU2491155C2 true RU2491155C2 (ru) | 2013-08-27 |
Family
ID=46937403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011106714/02A RU2491155C2 (ru) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Способ упрочняющей обработки внутренних поверхностей деталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2491155C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2634398C2 (ru) * | 2015-01-12 | 2017-10-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ комбинированной обработки узких каналов детали |
RU2677908C1 (ru) * | 2018-05-08 | 2019-01-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ химико-термической обработки детали из легированной стали |
RU2680333C2 (ru) * | 2017-06-13 | 2019-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ подготовки поверхности сложного профиля под газоплазменное напыление |
RU2709072C1 (ru) * | 2019-07-17 | 2019-12-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ упрочняющей обработки локальных участков поверхностей деталей роторов |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2154694C1 (ru) * | 1999-03-09 | 2000-08-20 | Дикун Юрий Вениаминович | Способ обработки поверхности изделий и устройство для его осуществления |
JP2002001662A (ja) * | 2000-06-22 | 2002-01-08 | Sinto Brator Co Ltd | 噴射加工用研掃材及びこれを用いた弾性体のバリ除去方法 |
SU1453775A1 (ru) * | 1987-01-21 | 2005-09-20 | В.И. Волков | Способ обработки деталей |
RU2411111C2 (ru) * | 2009-02-27 | 2011-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им.М.В.Хруничева") | Способ анодно-динамического упрочнения детали из токопроводящего материала |
-
2011
- 2011-02-22 RU RU2011106714/02A patent/RU2491155C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1453775A1 (ru) * | 1987-01-21 | 2005-09-20 | В.И. Волков | Способ обработки деталей |
RU2154694C1 (ru) * | 1999-03-09 | 2000-08-20 | Дикун Юрий Вениаминович | Способ обработки поверхности изделий и устройство для его осуществления |
JP2002001662A (ja) * | 2000-06-22 | 2002-01-08 | Sinto Brator Co Ltd | 噴射加工用研掃材及びこれを用いた弾性体のバリ除去方法 |
RU2411111C2 (ru) * | 2009-02-27 | 2011-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им.М.В.Хруничева") | Способ анодно-динамического упрочнения детали из токопроводящего материала |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2634398C2 (ru) * | 2015-01-12 | 2017-10-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ комбинированной обработки узких каналов детали |
RU2680333C2 (ru) * | 2017-06-13 | 2019-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ подготовки поверхности сложного профиля под газоплазменное напыление |
RU2677908C1 (ru) * | 2018-05-08 | 2019-01-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ химико-термической обработки детали из легированной стали |
RU2709072C1 (ru) * | 2019-07-17 | 2019-12-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ упрочняющей обработки локальных участков поверхностей деталей роторов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011106714A (ru) | 2012-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2491155C2 (ru) | Способ упрочняющей обработки внутренних поверхностей деталей | |
Chen et al. | Pulsed electrochemical micromachining for generating micro-dimple arrays on a cylindrical surface with a flexible mask | |
Chen et al. | Electrochemical micromachining of micro-dimple arrays on the surface of Ti-6Al-4V with NaNO 3 electrolyte | |
Chen et al. | Improvement of dimensional uniformity on micro-dimple arrays generated by electrochemical micro-machining with an auxiliary electrode | |
Okada et al. | Fundamental study on micro-deburring by large-area EB irradiation | |
CN111515480B (zh) | 一种微粒辅助掩膜电解加工的装置及方法 | |
JP2021522081A (ja) | 材料を表面処理するための装置および方法 | |
CN105127525B (zh) | 一种微电解放电加工工作液及微电解放电加工方法 | |
CN111570942A (zh) | 一种侧壁绝缘的喷射电解加工工具阴极 | |
CN102990316A (zh) | 平整辊表面毛化处理方法 | |
Liu et al. | Improvements to machining surface quality by controlling the flow direction of electrolyte during electrochemical sinking and milling of titanium alloy | |
WO2006093605A1 (en) | Electrode tool and method for electrochemical machining | |
US8617658B2 (en) | Method and apparatus for conducting film coating on surface of spinning circular workpiece under action of gas pressure, and nozzle utilized in the same | |
CN114734365A (zh) | 微细内流道的表面光整方法、微细内流道工件及光整介质 | |
CN105127526B (zh) | 一种盘型扫描电极掩膜微电解放电加工系统及加工方法 | |
CN101003126A (zh) | 高速硬质颗粒冲蚀表面毛化的方法 | |
JPWO2002072911A1 (ja) | パーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット、バッキングプレート又はスパッタリング装置内の機器及び放電加工による粗化方法 | |
RU2680333C2 (ru) | Способ подготовки поверхности сложного профиля под газоплазменное напыление | |
Ming et al. | Study on kerosene submerged jet electrolytic micromachining | |
CN111621629B (zh) | 一种针对螺母表面强化的喷丸工艺 | |
Liu et al. | Machining of microchannel at SS316 surface using abrasive-assisted electrochemical jet machining | |
Wu et al. | Micro-EDM by using laminated 3D microelectrodes with deionized water containing B 4 C powder | |
CN110919115B (zh) | 利用磷酸乙醇混合电解液的微细电解线切割抛光方法 | |
RU2247635C1 (ru) | Способ электрохимической размерной обработки | |
CN116810622A (zh) | 一种玻璃表面高效粗化铣磨头 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140223 |