SU952975A1 - Способ поверхностного упрочнени изделий - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ

Изобретение относитс  к области поверхностной пластической деформации , например, металлической дробью.

Известен способ поверхностного упрочнени  деталей и инструмента дробью l .

В результате дробеударной обработки металлических изделий их приповерхностный слой приобретает мелкрдисперс ную структуру, причем толщина сло  к характер его рас.пределени  зависит как от физико-механических свойств материала изделий, так и от энергетических параметров технологической операции дробеударной обработки.Так, при окончательной обработке дробью инструмента, изготовл емого из сложнолегированных , высокопрочных сталей упрочненный слой не превышает 200250 мкм, причем в большинстве случаев этьт слой распределен по поверхности издели  неравномерно несмотр  на соблюдение контрол  за стабильностью энергетических параметров протекающего процесса таких, как диаметр дроби, скорость массового расхода ее при выходе из ствола эжектора или ротора дробеметного аппарата, рассто ни  до обрабатываемой поверхности. ИЗДЕЛИЙ

времени экспозиции, подачи единицы поверхности в зоне факела и т.д. Одна из основных причин такого  влени  это вли ние технологической наследственности от предшествующих операций термической или химикотермической обработки, а также операций обработки лезвийным и абразивным инструментом . Перечисленные технологи10 ческие операции создают неравномерно распределенные по глубине сло  дефекты , такие как микротрещины, волосовины , прожоги, остаточные напр жени , которые в общей сложности снижают

15 сопротивление метгшла поверхностнопластическому деформированию, и как следствие, образование неравномерно го по толщине упрочненного сло  с

соответствук1щим неравнбмерным распределением подслойных остаточных сжимающих напр жений, которые в дефекторных местах, включающие прижоги (от образивной обработки), могут переходить в раст гивающие напр жени ,

25 что значительно снижает положительный эффект операции дробеударного упрочнени .

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ поверхностного упрочнени  металлических деталей, при котором на обрабатываемую поверхность подают рабочую жидкость со стальными шариками в виде.струй 21.

Известный способ улучшает процесс обработки дробью металлических поверхностей с дeфeктэJvм от предшест-it вующих технологических процессов, но повышение эффекта упрочнени  в известном способе относитс  к конструкционным стсш м с средними прочностными и пластическими физико-механическими свойствами. В случае обработки высокопрочных, закаленных сталей, например высокохромистых сталей карбидного класса дл  кузнечно„иггампового инструмента, этот способ неэффективен.

Целью изобретени   вл етс  повышение эксплуатационной стойкости в результате измельчени  зерна, увеличени  глубины упрочнённого сло  и,плавного распределени  бальности зерна ро глубине упрочненного сло .

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу упрочнени  изделий преимущественно из высокопрочных металлов, включающему подачу жидкой рабочей среды со стальными шариками , подачу производ т циклически с возрастанием скорости рабочей сред при одновременном снижении диаметра 1ариков и времени обработки от цикла к циклу, при этом на последних циклах жидкую рабочу среду замен ют на газовую.

Дл  осуществлени  предложенного способа примен етс  дробеструйна  установка, содержаща  секционный дробесборник, в Кс1ждой секции которого наход тс  стальные шарики определенного диаметра. При этом исполнительные механизмы установки (привод изделий в рабочей камере, привод стрла дробёсборника, привод переключени  вида энергоносител , реле времени) электрически св зывают с работой электрического командоаппарата (типа КЭП-12), который предварительно посредством настроеной установки кулачков на заданную программу , выдает, сигналы на срабатывани исполнительных механизмов в функции времени, т.е. командоаппарат обеспечивает централизованное управление

всем циклом технологической операции

55

Ввиду того, что в первые две минуты обработки единицы поверхности процесс протекает с интенсивным см тием вершин микронеровностей и уплотнением поверхностного сло , сопровождакадегос  дроблением зерен микро- и суб- структуры металла, обработку на первом переходе производ т шариками больших размедов дл  создани  пластической области на.большей глубине с перекрытием дефектных зон предшествующих 65

операций. При этом размер шариков выбирают исход  из конкретных услови таких как напр женное состо ние поверхности после термической или химико-термической обработки, физикомеханических свойств. технологических и конструктивных особенностей, издели , а также требуемых эксплуатационных свойств его рабочих поверхностей . На втором и последующих переходах диаметр шариков и врем  упрочнени  снижают, а скорость шариков увеличивают с целью эффективного пре одолени  все возрастающего с каждым новым переходом сопротивлени  поверхностного сло  деформировани . В результате такого динаг шческого нагружени , зона деформировани  от единичного индентора (ив целом от всего факела шариков) локализуютс  все в меньшем объеме, а степень де .формации по абсолютной величине возрастает . Необходимо отметить, что температура в зоне удара индентора, арика) оказывает одно из Сильных вли ний на протекание деформации, и ее направленное изменение в способе за счет распределени  энергетйческих параметров по циклу операции, ведет к эффективному преодолеванию сопротивлени  металла деформации и обеспечению более высоких деформаций , т.е. к обеспечению технологической пластичности в процессе дробеударной обработки изделий из высокопрочных , закрепленных сталей,

С целью обеспечени  точности назначени  оптимальных режимов по всему циклу операции производилась обработка технологически подобных упрочн емым издели м образцов с последующим металлографическим структурным анализом, в процессе которого определ етс  оди.н из главных показателей качества ь клепанного сло  размер , зерна по всей толщине сло  с переходной зоной в матрицу основного металла.

В зависимости от назначенных режимных параметров обработки и полученных размеров зерна производ т построение зависимостей: размер зерна режимы обработки. В качестве оптимальных выбирают такие, которые соответствуют максимальным значени м построенных на графиках кривых, при этом структура ифизико-механические свойства (размер зерна, карбидна  неоднородность, твердость, микротвердость , степень и толщина наклепа ) отвечали наиболее качественным изменени м упрочненной поверхности. Оптимальные режи№а обработки дл  конкретной инструментальной Ст. 4Х5ВФС приведены в примере.

Пример. Проводитс  обработка образцов из высокохромистой Ст. 4Х5ВФС

Размеры образцов 100x35x10 мм. Исходна  твердость HRC 50. Исходна  шероховатость 0,85 мкм. Образцы изготавливаютс  по технологически подобному процессу изготовлени  пресс-форм дл  лить  под давлением картера коробки передач автомобил  ВА32101,

Режимы обработки составл ют: Общее врем  обработки, мин 5 Первый переход:

врем  обработки мин, 2 диаметр шариков (подшипниковые шарики, материал Ст. lJX-15), мм 2,3 давление жидкости, подво- . димое к форсункам эжекторов , кгс/см8,5 (в качестве жидкости примен лось трансформаторное масло) Второй переход:

врем  обработки, мин 1,5 диаметр шариков, мм If5 давление жидкости, подводимое к форсункам эжекторов , кгс/см - 15 Третий переход:

врем  обработки, мин 1,0 диаметр шариков, мм 0,8 давление сжатого воздуха, подводимого к форсункам эжекторов, кгс/см 20 Четвертый переход:

врем  обработки, мин 0,5 диаметр шариков, мм Q,4 давление сжатого воздуха, подаваемого к форсункам эжекторов кгс/см 25 (48

Исследование структуры приповерхностного сло  образцов на оптическом микроскопе Neofort-2 показало плавный переход от структуры практически бескристаллитной (толщина 15-20 мкм) в структуру с плавным понижением балльности зерна (от 15 до 12 баллов на. толщине 320-370 мкм) с границей переходного сло  в матрицу основного металла (толщина 50-60 мкм), что обепечивает прочное сцепление упрочненного сло  с основой. Обработка по известному способу при наклепе металлическими шариками в жидкой среде обеспечивает величину зерна, не превышающую 7-8 баллов..

Импульсы температуры высокоскоросной поверхностной деформации (особенно на двух последних переходах) в предложенном способе обеспечивают технологическую пластичность в локальных объемах ударного нагружени  несмотр  на повышенное сопротивление упрочненного сло  на двух предшествующих переходах. В результате такого процесса нагружени , поглощаема  динамическа  энерги  взаимодействует с термической энергией мартенситной реакции, в результате чего протекание окальных превращений сопровождаетс  выше температуры (Мо) начала мартенситного превращени  при деформации (в общеприн том обозначении выше точки Мо), т.е. в

зонах взаимодействи  стальных шариков с поверхностью металла возникают термодинамически неустойчивые участки пластической деформации наведенной превращением, и

ВВИДУ того,что интенсивность деформаций растет от перехода к переходу происходит непрерывное повышение напр жений с одновременным ростом пластичности, причем возникновению мартенситных кристаллов лайинно интенсифицирует - об превращение в новых зернах. Вли ние температурных импульсов в пластической области нагружени  обуславливает увеличение пластичности, возникновение активных плоскостей скольжени , в зкое течение по границам зерен, однородность распределени  Деформации между отдельными зернами/ т.е. в конечном итоге обеспечивает поверхностную технологическую пластичность.

изобретение целесообразно использовать в машиностроении, в частности инструментальном производстве дл  финишной упрочн ю1цей дробеударной обработки.

В результате распределени  параметров обработки улучшаютс  прочностные параметры поверхностного сло , которые повышают эксплуатационные характеристики, инструмента в 1,5-2 раза по сравнению с известными способами обработки изделий дробью.

Применение предлагаемого способа увеличивает сопротивление инструмента абразивному износу, повышает разгаростойкость гравюр в процессе термоциклических ударных нагрузок при ковке и штамповке.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Способ поверхностного ynpq neHHH изделий преимущественно из высокопрочных металлов, включающий подачу жидкой рабочей среды со стальными шариками, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эксплуатационной стойкости в результате измельчени  зерна, увеличени  глубины упрочненного сло  и плавного распределени  балльности зерна по глубине упрочненного

   сло , подачу среды производ т циклически с возрастанием скорости рабочей среды, снижением диаметра шариков и времени обработки от цикла к

   циклу, при этом в последних циклах

   79529758

   Обработки жидкую рабочую среду заме - 1. Авторское свидетельство СССР

   н ют на газовую.О 272345, кл. С 21 О 7/06, I960.

   Источники информации,
2. 2. Авторское свидетельство СССР

   прин тые во внимание при экспертизе 698751, кл. в 24 С 1/00, 1978.