UA139777U - METHOD OF ULTRASONIC IMPACT STRENGTHENING OF METAL SURFACES - Google Patents
METHOD OF ULTRASONIC IMPACT STRENGTHENING OF METAL SURFACES Download PDFInfo
- Publication number
- UA139777U UA139777U UAU201905642U UAU201905642U UA139777U UA 139777 U UA139777 U UA 139777U UA U201905642 U UAU201905642 U UA U201905642U UA U201905642 U UAU201905642 U UA U201905642U UA 139777 U UA139777 U UA 139777U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- product
- ultrasonic
- working tools
- gas
- metal surfaces
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101001123530 Nicotiana tabacum Putrescine N-methyltransferase 3 Proteins 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002635 electroconvulsive therapy Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Спосіб ультразвукового ударного зміцнення металевих поверхонь, при якому ультразвуковий перетворювач, зв'язаний з робочими інструментами, притискають нормовано до поверхні виробу і переміщують відносно один одного, оброблюють ультразвуковими перетворювачами, розміщеними вздовж лінії наданого виробу переміщення і по його профілю в кількості, необхідній для нанесення на одиницю поверхні виробу заданого по технології числа ударів, до вихідних кінців яких попередньо пружно притискають вхідні торці робочих інструментів, причому сили удару і притиску робочих інструментів вибирають по заданій глибині пластичної деформації матеріалу виробу. Обробку поверхні виконують в середовищі інертного газу аргону або гелію та подають газ струменем безпосередньо в зону обробки.The method of ultrasonic shock hardening of metal surfaces, in which the ultrasonic transducer associated with the working tools is pressed normalized to the surface of the product and moved relative to each other, treated with ultrasonic transducers placed along the line of the provided product. per unit area of the product specified by the technology of the number of strokes, the output ends of which are pre-elastically pressed the input ends of the working tools, and the impact forces and clamps of the working tools are selected according to the specified depth of plastic deformation of the product. The surface treatment is performed in an inert gas of argon or helium and the gas is supplied by a jet directly to the treatment zone.
Description
Корисна модель стосується технологій поверхневого зміцнення металевих виробів, які використовуються в машинобудуванні та приладобудуванні з метою збільшення їх працездатності, якості та терміну служби. Більш конкретно задачею корисної моделі є створення субмікро- або наноструктурованого високоміцного ії /корозійностійкого приповерхневого шару на поверхні металевих деталей.The utility model refers to the surface strengthening technologies of metal products used in mechanical engineering and instrument building in order to increase their performance, quality and service life. More specifically, the task of a useful model is to create a sub-micro- or nanostructured high-strength and corrosion-resistant near-surface layer on the surface of metal parts.
В відомих способах ультразвукової ударної обробки поверхонь деталей та зварних з'єднань, при якому обробку проводять на повітрі, використовують ультразвуковий вібраційний інструмент, рухомі ударні елементи високої міцності якого нормовано притискають до оброблюваної поверхні. Інтенсивність коливань ударних елементів забезпечують за допомогою ультразвукового перетворювача коливальної швидкості, з вихідним торцем якого контактують ударні елементи високої міцності.In known methods of ultrasonic impact treatment of the surfaces of parts and welded joints, in which the treatment is carried out in air, an ultrasonic vibration tool is used, the moving impact elements of high strength of which are normally pressed against the treated surface. The intensity of the vibrations of the shock elements is ensured by means of an ultrasonic transducer of the oscillating speed, with the output end of which the shock elements of high strength are in contact.
Відомий спосіб для ультразвукової зміцнюючої обробки і пристрій для його здійснення, який складається з послідовно з'єднаних перетворювача, ультразвукового концентратора з оправкою на його торці, магнітом навколо оправки і сталевими кулями, які розташовані в один шар між дном оправки і поверхнею деталі. Ультразвукові коливання викликають примусові коливання куль в невеликому зазорі, які за рахунок ударної взаємодії деформують поверхню деталі і зміцнюють її. Деформуючим елементам надається обертовий рух, за допомогою магніту, який створює відповідне магнітне поле. Недоліком даного способу є зміна фізико-хімічного стану металевої поверхні при інтенсивній пластичній деформації на повітрі |11.A known method for ultrasonic strengthening processing and a device for its implementation, which consists of a series-connected transducer, an ultrasonic concentrator with a mandrel on its end, a magnet around the mandrel and steel balls, which are located in one layer between the bottom of the mandrel and the surface of the part. Ultrasonic vibrations cause forced vibrations of the balls in a small gap, which due to impact interaction deform the surface of the part and strengthen it. The deforming elements are given a rotational movement with the help of a magnet, which creates a corresponding magnetic field. The disadvantage of this method is a change in the physical and chemical state of the metal surface during intense plastic deformation in air |11.
Відомий спосіб ультразвукової ударної обробки, в якому робочу поверхню інструменту притискують до оброблюваної поверхні та переміщують відносно один одного. Недоліком даного способу є локальне підвищення температури в місці контакту ультразвукового ударника з поверхнею матеріалу, що призводить до рекристалізації (21.There is a known method of ultrasonic shock treatment, in which the working surface of the tool is pressed against the treated surface and moved relative to each other. The disadvantage of this method is a local increase in temperature at the point of contact of the ultrasonic impactor with the surface of the material, which leads to recrystallization (21.
Відомий спосіб ультразвукової фінішної обробки поверхні, в якому обробку поверхні проводять при переміщенні робочої поверхні акустичного інструменту, встановленого під кутом 4-1107 до осі акустичної системи, скануючи по всіх точках поверхні складного профілю матеріалу, що обробляється, при цьому деталь обертається в процесі обробки.There is a known method of ultrasonic surface finishing, in which the surface treatment is carried out by moving the working surface of the acoustic instrument, installed at an angle of 4-1107 to the axis of the acoustic system, scanning all points of the surface of the complex profile of the material being processed, while the part rotates during the processing.
Недоліком даного способу є зміна фізико-хімічного стану та локальне підвищення температури в місці контакту ультразвукового ударника з поверхнею матеріалу |ЗІ.The disadvantage of this method is a change in the physical and chemical state and a local increase in temperature at the point of contact of the ultrasonic impactor with the surface of the material |ZI.
Зо Найбільш близьким до запропонованого способу по сукупності ознак і технічному результату є спосіб ультразвукової віброударної обробки поверхні довгомірних виробів, в якому ультразвуковий перетворювач, з'єднаний з робочими інструментами, притискають до поверхні виробу та переміщують відносно один одного, а обробку ведуть ультразвуковими перетворювачами, розміщеними вздовж лінії наданого виробу переміщення і по його профілю в кількості, необхідній для нанесення на одиницю поверхні виробу заданого по технології числа ударів, до вихідних кінців яких попередньо пружно притискають вхідні торці робочих інструментів, причому сили удару і притиску робочих інструментів вибирають по заданій глибині пластичної деформації матеріалу виробу.The closest to the proposed method in terms of the set of features and technical result is the method of ultrasonic vibration impact treatment of the surface of long products, in which the ultrasonic transducer, connected to the working tools, is pressed against the surface of the product and moved relative to each other, and the treatment is carried out by ultrasonic transducers placed movement along the line of the given product and along its profile in the amount necessary to apply a technology-specified number of blows to a unit surface of the product, to the output ends of which the input ends of the working tools are pre-elastically pressed, and the impact and pressure forces of the working tools are selected according to the given depth of plastic deformation product material.
Недоліками даного способу є підвищення температури в області контакту, яка призводить до зміни фізико-хімічного стану металевої поверхні |4|.The disadvantages of this method are an increase in temperature in the contact area, which leads to a change in the physical and chemical state of the metal surface |4|.
Спосіб виконується наступним чином:The method is performed as follows:
Зразки алюмінієвого сплаву ДІ16, висотою 10 мм і діаметром 10 мм, піддають ультразвуковій ударній обробці на приладі, який складається з ультразвукового генератора частотою 21 кГці потужністю 0,6 кВт, вібратора зі ступінчастим концентратором, на якому за допомогою пружин розміщувалася ударна головка. Обробка проводилася ударною головкою з циліндричним бойком діаметром 5 мм та довжиною 18 мм (із загартованої сталі ШХ15). Амплітуда коливань торцю концентратора при обробці на повітрі складала 25 мкм. Тривалість обробки складала 120 с. Вимірювання мікротвердості проводилося на приладі ПМТ-3 за методом Вікерса при навантаженні 20 г. Мікротвердість до обробки складала 1,4 ГПа, після ультразвукової обробки вона підвищувалася до 3,5 ГПа. За даними просвічуючої електронної мікроскопії така обробка призводить до формування нанокристалічної структури. Методами рентгеноструктурного та енергодисперсійного аналізу встановлено відсутність формування оксидного шару на поверхні сплаву Д16.Samples of DI16 aluminum alloy with a height of 10 mm and a diameter of 10 mm are subjected to ultrasonic impact treatment on the device, which consists of an ultrasonic generator with a frequency of 21 kHz with a power of 0.6 kW, a vibrator with a stepped concentrator, on which the impact head was placed with the help of springs. Processing was carried out with an impact head with a cylindrical striker with a diameter of 5 mm and a length of 18 mm (made of hardened steel ShXH15). The amplitude of oscillations of the end of the concentrator during processing in air was 25 μm. The processing time was 120 seconds. The microhardness was measured on a PMT-3 device using the Vickers method at a load of 20 g. The microhardness before treatment was 1.4 GPa, after ultrasonic treatment it increased to 3.5 GPa. According to transmission electron microscopy, this treatment leads to the formation of a nanocrystalline structure. The absence of the formation of an oxide layer on the surface of the D16 alloy was established by X-ray structural and energy dispersive analysis methods.
Заявлений спосіб дозволяє підвищити міцність, триботехнічні характеристики металевих виробів, контактну довговічність і зносостійкість за рахунок формування ультрадрібнозернистої структури матеріалу.The claimed method makes it possible to increase the strength, tribotechnical characteristics of metal products, contact durability and wear resistance due to the formation of an ultrafine-grained structure of the material.
Новим є те, що газ подають при температурі навколишнього середовища, або, для виключення локального нагріву, він подається охолодженим до температури нижче кімнатної.What is new is that the gas is served at ambient temperature, or, to exclude local heating, it is served cooled to below room temperature.
Новим є те, що обробку поверхні виконують в середовищі інертного газу аргону або гелію та 60 подають газ струменем безпосередньо в зону обробки.What is new is that the surface treatment is performed in an inert gas environment of argon or helium and 60 supplies the gas with a jet directly to the treatment zone.
Джерела інформації: 1. А.с. Мо1199598 СРСР, МКВ В24839/04. Способ ультразвуковой упрочняюще-чистовой обработки и устройство для его осуществления / В.Б. Асанов, В.П. Гилета, В.И. Синдеев, И.И.Sources of information: 1. A.s. Mo1199598 of the USSR, MKV B24839/04. The method of ultrasonic hardening-cleaning processing and the device for ego implementation / V.B. Asanov, V.P. Gileta, V.I. Sindeev, I.I.
Муханов; заявл. 14.01.83; опубл. 23.12.85. 2. А.б. Мо1278182 СРСР, МКВ 8248 1/04. Способ ультразвуковой безабразивной обработки /Mukhanov; statement 14.01.83; published 23.12.85. 2. A.b. Mo1278182 USSR, MKV 8248 1/04. The method of ultrasonic non-abrasive processing /
Ю.В. Холопов, В.Т. Созиев; заявл. 23.12.82; опубл. 23.12.86. 3. Пат. 2127658 Российская Федерация, МПК В2481/04 / Г.А. Головлев, Д.Е. Максимов, В.И.Yu.V. Kholopov, V.T. Soziev; statement 23.12.82; published 23.12.86. 3. Pat. 2127658 Russian Federation, IPC B2481/04 / G.A. Golovlev, D.E. Maksimov, V.I.
Паньшин, В.С. Кузоватов, А.И. Потапов. - Мо 2127658 заявл. 29.04.98; опубл. 20.03.99. 4. Пат. ОА 79670 України, МПК 201 5/00 / А.В. Прохорович, О.М. Деменський, В.О. Краснов,Panshin, V.S. Kuzovatov, A.I. Potapov - Mo 2127658 application. 29.04.98; published 20.03.99. 4. Pat. OA 79670 of Ukraine, IPK 201 5/00 / A.V. Prokhorovich, O.M. Demenskyi, V.O. Krasnov,
СВ. Шутов. - Ме и 2012 13132 заявл. 19.11.12; опубл. 25.04.13.St. Jester - May 2012 13132 applications. 19.11.12; published 25.04.13.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201905642U UA139777U (en) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | METHOD OF ULTRASONIC IMPACT STRENGTHENING OF METAL SURFACES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201905642U UA139777U (en) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | METHOD OF ULTRASONIC IMPACT STRENGTHENING OF METAL SURFACES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA139777U true UA139777U (en) | 2020-01-27 |
Family
ID=71113806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201905642U UA139777U (en) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | METHOD OF ULTRASONIC IMPACT STRENGTHENING OF METAL SURFACES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA139777U (en) |
-
2019
- 2019-05-24 UA UAU201905642U patent/UA139777U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6338765B1 (en) | Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures | |
| Siegert et al. | Wire drawing with ultrasonically oscillating dies | |
| Srivastava et al. | Surface integrity and residual stress analysis of pulsed water jet peened stainless steel surfaces | |
| US20090277541A1 (en) | Method and apparatus for hardening a surface of a component | |
| RU2387531C2 (en) | Procedure for ultra-sonic impact machine treatment of body surfaces to correct defects and to strengthen working surfaces | |
| US20200270712A1 (en) | Method and device for reducing and homogenizing residual stress of a component | |
| Zhang et al. | Numerical and experimental studies on needle impact characteristics in ultrasonic shot peening | |
| Graff | Ultrasonic metal forming: materials | |
| UA139777U (en) | METHOD OF ULTRASONIC IMPACT STRENGTHENING OF METAL SURFACES | |
| RU2581955C1 (en) | Method for combined surface hardening of parts | |
| Lefebvre et al. | Understanding of fatigue strength improvement of steel structures by hammer peening treatment | |
| RU185980U1 (en) | DEVICE FOR STRENGTHENING PROCESSING INTERNAL SURFACES OF PARTS | |
| EP1579945A1 (en) | Boxing joint with excellent fatigue strength, method of manufacturing the boxing joint, and welded structure | |
| RU2394919C1 (en) | Procedure for ultrasonic treatment of welded metal structures | |
| UA79670C2 (en) | Method of ultrasonic vibration impact treatment of surface of lengthy articles | |
| Biddell et al. | The development of oscillatory metal-drawing equipment—an engineer's view | |
| RU2625619C1 (en) | Method of strength increase of details with coating | |
| EP2519380B1 (en) | Unit for surface treatment of top layers, especially of metal | |
| JP2007069229A (en) | Tool for shock-plastic working metal for improving excellent fatigue-strength, and method therefor | |
| Srivastava et al. | Effect of frequency change during pulsed waterjet interaction with stainless steel | |
| UA60390C2 (en) | Method for treatment of steel-work welds by high-frequency forging | |
| Vakulenko et al. | Effect of the state of surface layer on 40Х steel fatigue characteristics | |
| RU2562850C1 (en) | Method of thread formation and strengthening in parts, for example, oil field pipes and their couplings, installation for its implementation | |
| Hessert et al. | Ultrasonic impact treatment for surface hardening of the aero-engine material IN718 | |
| JP2004115856A (en) | Method for improving fatigue strength of worked steel end part |