SU1447888A1

SU1447888A1 - Устройство дл упрочнени деталей дробью

Info

Publication number: SU1447888A1
Application number: SU874258206A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Остапенко; Анатолий Яковлевич Малолетнев; Анатолий Викторович Кулемин; Давид Лазаревич Липсман; Виталий Васильевич Зяблицев
Original assignee: Предприятие П/Я В-2725
Priority date: 1987-06-08
Filing date: 1987-06-08
Publication date: 1988-12-30

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл упрочнени деталей поверхностным пластическим деформированием, в частности дробью с использованием ультразвука. Цель изобретени - по- вьшение долговечности за счет снижени концентраций напр жений. Устройство содержит волновод. 1, наружна поверхность стенки которого сформирована плоскост ми, образующими пра- вильную многогранную призму с числом граней, равным целому числу, наход - щемус в интервале определенных расчетных значений. Представлены расчетные соотношени дл выбора радиусов перехода от дна к стенке и к дисковому фланцу. Имеетс также магнито- стрикционный преобразователь 2, запи- тываемый от ультразвукового генератора 3, дробь (стальные шарики) 4, приспособление 6 дл закреплени упрочн емой детали. При работе устройства шарики под воздействием колебаний стенок и дна камеры интенсивно перемещаютс внутри рабочего объема и, удар по поверхности детали,уп- . рочн ют ее. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

Description

00 00

оо

25

Изобретение относитс к мапгано- строению, а именно к устройствам дл прочнени деталей поверхностным ластическим деформированием, в част- ности дробью, и может -быть использоано при упрочн ющей обработке дета-о ей из высокопрочных сталей.

Цель изобретени - повьшение долговечности волновода за счет сниже- 10 ни концентрации напр жений.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1 (рабоча камера).

Устройство состоит из волновода 1,15 представл ющего собой стакан, наружна поверхность стенки которого образована плоскост ми, образующими правильную многогранную призму, ось симметрии которой совпадает с про- 20 дольной осью стакана. Волновод зак реплен на торце трансформатора упру- . гик колебаний магыитострикционного преобразовател 2 (типа ПМС 15А-18), который запитываетс от генератора 3 ультразвуковых колебаний (типа УЗГ2-4М). Стальные гаарики 4 и деталь 5, закрепленную на приспособлении б, помещают в рабочий объем внутри стакана . Приспособление с деталью рас- полагаетс на опорных стойках 7,закрепленных на станине 8. Волновод имеет дисковый (Зотанец 9, через который он присоедин етс к магнитострикцион- ному преобразователю. 35

Устройство работает следующим образом

Ультразвуковые колебани , сообщаемые волноводу 1 от генератора 3 и магнитострикционного преобразова- 40 тел 2, привод т стенки и дно стакана в колебательное движение, причем стенки колеблютс с изгибом, а дно подвержено продольным колебани м. Шарики 4 под воздействием колебаний 45 стбнок и дна стакана интенсивно перемещаютс внутри рабочего объема и, удар по поверхности детали 5, закрепленной на приспособлении б, упрочн ют ее. 50

Экспериментапьно установлено,что дл обеспечени высоких значений ресурса работы волновода в устройстве ч) и усталостной, долговечное- ее ти деталей из высокопрочных сталей, упрочн.енных в нем, необходимо, чтобы число плоскостей (граней), формирующих нар ужную noiBepxHQCTb стенки стакана , было равно целому числу, наход щемус в интервале значений ,

180°

п

arccos

9R(. 1 1R,

180

arccos

,4.2Ri TSR,

arccos

При количестве граней, меньшем зна180° чени ,

9R,

TTR,

ресурс работы рабочей камеры мал ( i-10 ч), так как велика разница максимальной (в месте стыка граней) и минимальной (в середине грани) толщины стенки, а .следовательно, велика и концентраци напр жений в наиболее тонком сечении -стенки камеры .

При количестве граней, большем

180

3 нач ени ,

arccos

11R, + 2Ra

13Ri

эффектнвнос.ть упрочнени деталей из высокопрочных сталей недостаточна, так как .мала разница максимальной и минимальной толщины стенки.

Кроме рассмотренных условий обеспечени долговечности эффективной работы устройства необходимо предусмотреть вьтолнение переходов от дна стакана к его стенке и дисковому фланцу по радиусам г и г соответственно .

Размер радиусов выбираетс исход из необходимости выполнени следующих двух условий: первое - отсутствие поломок по указанным радиусам вследствие концентрации напр жений; второе - исключение вли ни радиусов на распространение изгибньгх волн по стенкам волновода,

Первое условие обеспечиваетс при следующих соотношени х:

г, 5 0,

0,5d,

где D

вн

- внутренний диаметр

(2 Rj;

d(j, - диаметр дискового фланца, Дп выполнени -второго услови .необходимо, чтобы

г, П,15

В„

84

г, 6 П,2П d .

Выполнение обоих условий подтверждено экспериментально, т.е. при г, 4 0,10 Dg( к т .с 0,15 d (р наблюда- лись поломки рабочих камер при наработке менее 1ПО ч из-за возникновени усталостных трещин в радиусах переходов, а при г, 0,15 Dg и Tj 0,20d(p наблюдалось снижение амплитуды изгибных колебаний стенок рабочей камеры и, как следствие, уменьшение эффективности упрочнени деталей.

Все изготовленные волноводы были испытаны при одинаковой мощности, потребл емой колебательной системой (рабоча камера - магнитострикдион- ный преобразователь.) от генератора УЗГ2-4М, до момента возникновени усталостной трещины в стенке стакана, который определ ли по резкому изменению резонансной частоты колебательной системы. Если за 100 ч работы стакана усталостна трещина не возникала , то испытани прекращали.

Дп определени эффективности работы стакана и роводили упрочнение призматических образцов из стали ЗОХН2МФА ГОСТ 4543-71 (.} размером 10x10x55 мм с односторонним полу круговьм надрезом глубиной и радиусом 2 мм в середине рабочей длины,1 ,

В качестве рабочих тел испольновали шарики диаметром 2 мм, изготовленные из стали ШХ15 ГОСТ 3722-81. Масса шариков 90 г, Частота колебаний волноводной системы 18 кГц. Врем упрочнени одного образ ца 5 мин.

Упрочненные образцы подвергали усталостным испытани м на копре повторного удара К1ТУ-2. Схема нагруже- ни - поперечный изгиб образца, наход щегос на двух опорах сосредоточенной ударной нагрузкой с часто- т ой i I Гц. Испытани проводили при циклических напр жени х 2100 МПа. Усталостна долговечност ( по числу циклов до разрушени ) неупрочненных образцов при выбранном уровне циклической нагрузки составл ла 2100 циклов.

Claims

Формула изобретени

1 , З стройство дл з прочнени деталей дробью, содержащее волновод в виде стакана с внутренней цилиндрической поверхностью, в котором свободно размещены закаленные шарики, стака.н св зан с магнитострикционным

0 преобразователем через дисковый фланец с диаметром, меньшим внутреннего диаметра волновода5 ультразвуковой генератор, приспособление дл захвата деталей, установленное в верхней

5 части волновод а с зазором относительно стенок волновода, о т л и ч а ю- щ е е с тем, что, с целью повьше- ни долговечности волновода за счет снижени концентраций напр жений,

0 наружна поверхность волновода вьтол- нена в виде правильной многогра11ной призмы, число граней которой равно целому числу, нaxoд щe ryc в интервале значений

25

п

180

5

0

0

arccos

где п R,

R.

5

ЗН7

-целое число граней призмы;

-радиус поперечного сечени гщлиндра, в который вписана призма;

-радиус окружности внутренней цилиндрической поверхности волновода,

а переходы от дна волновода к ег о стенкам и дисковом фланцу выполнены по радиусу.
2,Устройство по п,1, о тли - чающеес тем, что радиус перехода от дна волновода к стенке выбирают

г (0,iO ... 0,15)2R
3.Устройство по пп,

0

личающеес

2

1

тем.

и 2, о т - что радиус

перехода дна волновода к дисковому фланцу выбирают

г (OJ5.,.0,20)d(p ,

55

где

- диаметр дискового фланца.

фиг. I