SU1657307A1 - Способ упрочнени поверхностей изделий из титановых сплавов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано дл  поверхностного упрочнени  изделий из титановых сплавов. Цель изобретени  - повышение качества упрочн ющего покрыти  и увеличение конструктивной прочности из- -делий из титановых сплавов, имеющих форму тел вращени . Способ включает электроэрозионное легирование с удельной мощностью тока короткого замыкани  5-70 кВ А/см2 и последующее поверхностное пластическое деформирование. Электроэрозионное легирование провод т при окружной скорости обрабатываемой поверхности 110 780 мм/с, а поверхностное пластическое деформирование осуществл ют обкатыванием роликами или шариками с относительным удлинением поверхностного сло  г - (I - В)/В-100%, равным 0,3 - 1,0%. При этом произведение относительного удлинени  f на кратность деформировани  N находитс  в пределах 6 - 30. где N BK/S; В - ширина канавки (мм); оставл емой деформирующим элементом на поверхности издели  при деформировании без подачи за 5 или более оборотов; I - длина образующей профил  канавки (мм), S - осева  подача на один деформирующий элемент (мм/об); К - число проходов деформирующего инструмента. 1 табл. СО С

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано дл  поверхностного упрочнени  электроэрозионным легированием с последующим пластическим деформированием изделий из титано- выхсплавов, имеющих форму тел вращени , работающих в услови х фрикционного кон такта и воздействи  ударных и циклических нагрузок.

Цель изобретени  - повышение равномерности по толщине и снижение шероховатости покрыти , полученного на мощных режимах электроэрозионного легировани , увеличение характеристик конструктивной

прочности изделий с покрытием в услови х воздействи  как знакопеременных, так и однократных нагрузок при обычных и низких температурах

Способ включает электроэрозионное легирование на мощных режимах с удельной мощностью тока короткого замыкани  5 - 70 кВ А/см и последующее поверхностное пластическое деформирование

Электроэрозионное легирование проводитс  при окружной скорости обрабатываемой поверхности 110 - 780 мм/с, что обеспечивает изменение Формы расплавленных и затвердевших в процессе легироо ел

XI СО О

XI

вани  микрообъемов металла, сопровождающеес  увеличением площади их поверхности и выравниванием по толщине, повышением равномерности покрыти  и снижением высоты неровностей профил . Кроме того, увеличиваетс  скорость затвердевани  расплавленных микрообьемов,что предотвращает выделение и укрупнение хрупких структурных составл ющих, образующихс  на мощных режимах легировани . В покрытии сокращаетс  количество пор и микротрещин и увеличиваетс  его пластичность.

Повышение окружной скорости (выше 780 мм/с) приводит к уменьшению толщины сло  покрыти  и снижению его несущей способности в трущихс  узлах. Последующее поверхностное пластическое деформирование полученного покрыти , проводимое обкатыванием роликами или шариками осуществл ют с относительным удлинением поверхностного сло  Ј 0,3 - 1,0% при величине произведени  относительного удлинени  е на кратность деформировани  N в пределах 6 - 30, что обеспечивает существенное уменьшение шероховатости поверхности и увеличение конструктивной прочности изделий в услови х воздействи  как циклических, так и однократных статических и динамических нагрузок при сохранении высокой стойкости деформирующего инструмента.

При этом, когда величины ей произведени  Ј .N превышают верхние границы указанных значений, ухудшаетс  шероховатость поверхности покрыти , что сопровождаетс  ростом параметра Ra выше 10 мкм.

Относительное удлинение поверхностного сло  вычисл етс  по формуле

100% ,

где В, мм - ширина канавки, оставл емой деформирующим элементом на поверхности издели  при деформировании без подачи за п ть или более оборотов, обеспечивающих стабилизацию размера канавки;

I, мм - длина обращующей профил  канавки ,

Дл  деформирующего элемента, имеющего форму ролика (шарика) с продольным радиусом R

о

л R arcsin  тт ./к

1 90

Дл  ролика, имеющего коническую или цилиндрическую форму с образующей, составл ющей угол п с обрабатываемой поверхностью , и деформирующим радиусом R

п

R(f + «)

180

.п

/„ R

sine + YB (2R - В sin a) - sin

-I

61 В sin2 a + cos a VB slna(2 R - Bsln a) .

По величине Ј и, соответственно, шири- не канавки производитс  выбор усили  деформировани .

Осева  подача инструмента определ етс  заданной величиной произведени  относительного удлинени  к и кратности деформировани  N,

где N - ,

S - осева  подача на один деформирующий элемент, мм/об;

К - число проходов деформирующего

инструмента.

Дл  инструмента с числом деформирующих элементов осева  подача инструмента Sn вычисл етс  по формуле

Sn Z -h -S,

где h - кинематический коэффициент, завис щий от схемы обкатывани .

Определение параметров деформировани  указанным способом позвол ет выбрать режим и обеспечить оптимальную одинаковую интенсивность деформации при обработке изделий различного диаметра деформирующими элементами различной геометрии.

Пример. Упрочнению подвергаютс  цилиндрические детали диаметрами 8 и 40 мм из титанового сплава ВТЗ-1. ЭЭЛ электродами из твердого сплава марки ВК8 сечением 50 мм осуществл етс  на

механизированной установке ЭФИ-68А по режиму, характеризующемус  напр жением холостого хода Vx.x 19 В, током короткого замыкани  к.з 132 А (удельна 

мощность 5

KB Ач

2 СМ

5

Пластическое деформирование провод т обкатыванием деталей на токарном станке с использованием одношарикового (при нагрузке 294 Н) и трехроликового при- 0 способлений (при нагрузке до 8820 Н) с пружинным упругим элементом. Профильный радиус роликов и их диаметр составл ют соответственно 5 и 30 мм, диаметр шарика 5 мм.

Шероховатость поверхности деталей измер етс  на профилографе-профиломет- ре, Толщина сло  покрыти  измер етс  на шлифах с использованием микроскопа МИМ-7. Обработанные детали диаметром 8

мм испытываютс  на динамический изгиб на копре типа МК-30 при температурах 20°С и -193ПС и на статический изшб на испытательной машине типа ИМ-4А

Испытани  на износостойкость деталей диаметром 40 мм в паре трени  с подшипниковыми вкладышами из бронзы БрАЖ9-4 провод т на машине типа МИ с непрерывной подачей смазки МС-20 в зону трени  при посто нной скорости скольжени  0,46 м/с.

Перед испытанием образцы прирабатываютс  при нагрузке 274Н до образовани  посто нной площадки контакта

Во врем  испытаний нагрузку повышают ступен ми через равные промежутки времени, соответствующие 22 тыс чам оборотов ролика. До и после испытани  на ступени нагружени  провод т взвешивание деталей и сопр женных вкладышей на аналитических весах АДВ-200М По отношению весовых износов к площади поверхности трени  и пути трени  рассчитывают интенсивности изнашивани  деталей и вкладышей .

Относительна  износостойкость детали определ етс  как отношение интенсивности изнашивани  детали без покрыти  к интенсивности изнашивани  детали с покрытием. Аналогично определ етс  относительна  износостойкость сопр женных вкладышей.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Дл  всех пар трени , содержащих детали , упрочненные по предложенным режимам , давление заедэнип ниже 20 МПа В парах трени , содержащих детали, упрочненные электроэрозионным легированием

Claims (1)

1. при окружных скорост х, превышающих 780 мм/с, или детали, обкатанные с превышением величины одного из следующих параметров - относительно удлинени  поверхностного сло  f 1.0% или произведени  к N -30, давление заедани  менее 16 МПа. Формула изобретени  Способ упрочнени  поверхностей изделий из титановых сплавов, имеющих форму

   тел вращени , включающий электроэрозионное легирование с удельной мощностью тока короткого замыкани  5 - 70 кВ -А/см и последующее поверхностное пластическое деформирование, отличающийс 

   тем, что, с целью повышени  качества покрыти  и конструктивной прочности упрочненных изделий, электроэрозионное легирование провод т при окружной скорости обрабатываемой поверхности 110 - 780

   мм/с, а поверхностное пластическое деформирование осуществл ют обкатыванием с относительным удлинением поверхностноI - В го сло  F -g- 100%, равным 0,3 1 .0%, при этом произведение относительного удлинени  с на кратность деформировани  N находитс  в пределах 6 - 30; где N (В -K)/S:

   В - ширина канавки, оставл емой де- формирующим элементом на поверхности издели  при деформировании без подачи за 5 или более оборотов, мм;

   I - длина образующей профил  канавки, мм;

   s - осевал подача на один деформирующий элемент, мм/об;

   К - число проходов деформирующего инструмента.