SU773135A1 - Способ упрочнени высоконагруженных металлических деталей - Google Patents

Description

по одну сторону от нейтральной плоскости изгиба детали, а затем поверхности детали, расположенные по другую сторону. На фиг.1 представлена форма плас тины и эпюра остаточных напр жений в сечении пластины на первой стадии упрочнени  на фиг.2 - то же, на второй стадии упрочнени ; на фиг,3 то же, при упрочнении стороны Ъ на повышенном (по сравнению со стороной А ) режиме. Возможность формировани  дополнительных сжимающих напр жений при постадийном (поэлементном) упрочнении деталей может быть иллюстрирована на примере поверхностного упрочнени  плоской пластины. Поверхностное упрочнение может при этом осуществл тьс , например, гид родробеструйным или ультразвуковым методами, обкаткой роликами или алмазным выглаживателем и т.д. На первой стадии упрочнени  пла стины обрабатываетс  ее поверхност А (фиг,1), котора  по услови м эксплуатации  вл етс  более нагруженной , чем поверхность Б. В результате первой стадии упро нени  пластины в ее поверхностном слое со стороны А формируютс  сжимающие остаточные напр жени  Ьд7/ пластина прогибаетс  в направлении стороны А. На второй стадии упрочнени  пла стины обрабатываетс  поверхность Б (фиг.2). Поверхностна  деформаци  пласти ны при упрочнении ее со стороны Б сопровождаетс  прогибом пластины в направлении стороны Б. Этот прог б по направлению противоположен прогибу пластины, образовавшемус  после первой стадии упрочнени . В результате прогиба пластины в направлении стороны Б в поверхностном слое поверхности А формируютс  сжимающие напр жени  ДЬдй и уро вень сжимающих напр жений в повер ностном слое поверхности А становитс  равным сумме напр жений Ьл- и л.Ьдй где лЬди дополнительные сжимающие напр жени . Кривизна пластины после второй стадии обработки уменьшаетс , но пластина остаетс  прогнутой в сторону А, Из услови  равенства режимов об работки поверхностей А и Б должно было бы соблюдатьс  равенство оста точных напр жений в поверх нос тных сло х пластины. Такое равенство в действительности имеет ме.сто в случае одност дийного упрочнени  пластины, т.е. когда обе поверхности пластины упр н ютс  одновременно (например, при упрочнении пластины, вращающейс  в потоке дроби, или при обкатке роиками одновременно с обеих сторон). Фактически же из-за прогиба пластины в направлении стороны Б после второй стадий обработки уровень остаточных напр жений в поверхностном слое со стороны А увеличиваетс , как было отмечено выйш, на величину Ь , Уровень сжимающих напр жений в поверхностном слое пластины со стороны А оказываетс  выше, чем со стороны Б В Дл  придани  пластине исходной пр молинейной формы вторую стадию обработки необходимо вести на режиме более высоком,чем режим обработки пластины на первой стадии.Это объ сн етс  тем обсто тельством,что прогибу пластины в направлении стороны Б преп тствует упрочненный на первой стадии обработки поверхностный слой пластины со стороны А,который повышает изгибную жесткость пластины. При ведении второй стадии обработки пластины на более высоком режиме упрочнени , обеспечивающем выпр мление пластины до ис}годного состо ни , в ее поверхностном слое со стороны Б формируютс  сжимающие остаточные напр жени  с большей глубиной залегани , чем в случае, рассмотреном выше (фиг.З). Оче.внд.но, что прогиб пластины, св занный с упрочнением стороны Б на повышенном режиме, больше, чем при упрочнении ее на режиме, одинаковом с режимом упрочнени  стороны А. Следовательно, и уровень дополнительных сжимающих напр жений , возникающих в поверхностном слое со стороны А от прогиба пластины после второй стадии упрочнени  на повышенном режиме, выше, чем в случае, представленном на фиг.2. При одностадийной обработке пластины, когда обе ее стороны А и Б упрочн ютс  одновременно, в поверхностных сло х этих сторон, эпюры и уровни остаточных напр жений сжати  формируютс  одинаковыми. Они завис т от выбранного режима упрочнени . Например, при повышенном режиме упрочнени  (при котором обрабатывалась поверхность Б пластины в варианте двухстадийного упрочнени ) одностадийна  обработка пластин приводит к формированию в ее поверхностных сло х одинаковых остаточных напр жений. Уровень остаточных напр жений сжати  в поверхностном слое как со стороны А, так и со стороны Б при одностадийном упрочнении равен bg tifep Таким образом, при одностадийной обработке уровень остаточных напр жений сжати  в наиболее нагруженном

поверхностном слое пластины со стороны А равен ,p меньше уровн , достигаемого при предлагаемом варианте двухстадийного упрочнени . В результате повышени  уровн  остаточных напр жений сжати  в наиболее нагруженном поверхностном слое пластины со стороны А,который достигаетс  при двухстадийном упрочнении, сопротивление пластины усталостному нагружению возрастает.

Провод т техническую обработку лопаток компрессора газотурбинного двигател  из сплава ВТ9, длина пера лопаток 130 мм, упрочнение на гидробесруйной установке ЭТ2 20/279М.

Лопатку, защищенную по спинке резиновым экраном до нейтральной плоскости изгиба, обрабатывают с вращением относительно потока рабочей среды , упрочн ют открытую поверхность т.е. корытце, кромки и незакрытые экраном части поверхности спинки, прилегающие к кромкам. Давление носител  дроби - 2 атм, врем  обработки - 8 мин.

Затем, защитив обработанные поверхности экраном из резины, упрочн ют открытую поверхность спинки без вращени  лопатки в течение двух минут (что равноценно обработке с вращением в течение 8 минут), при повышенном до 3,5 атм давлении носител  .

Лопатки данного типоразмера при указанных режимах сохран ют первоначальную форму пера.

Провод т техническую обработку плоских образцов (1x15x100) из сплав , ВТ20 также на гидродробеструйной установке ЭТ220/279М.

Одну из поверхностей упрочн ют пр давлении носител  2атм, в течение 2 мин без вращени , а затем упрочн ют противоположную поверхность при давлении 2,6 атм в течение 2 мин. Образцы сохран ют исходную форму.

Результаты усталостных испытаний лопаток, обработанных предложенным способом, показывают, что долговечность лопаток повышаетс  до 2,5 раз,

Использование предлагаемого способа упрочнени  высоконагруженных нежестких металлических деталей обеспечивает , по сравнению с известным способом, упрощение процесса за счет исключени  сложного оборудовани  и расшир ет технологические возг кзжности способа, т.е. по вл етс  возможность упрочн ть детали, которые известными способами обработать практически невозможно, например, лопатки газотурбинных двигателей.

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР 370015, кл. В 24 В 39/00, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР W 375308, кл. С 21 D 1/78 1971.

3.Авторское свидетельство СССР № 327043, кл. В 24 С 3/00, 1965.

АЛ

Alii . 6At

ЛП

Шг

Фаг.З

ббП

АЛб.р.

X

116.0.