Устройство для контроля режима поверхностного упрочнения деталей дробью

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) 15ц 4 С 21 D 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

l1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3771886/22-О2 (22) )6.07.84. (46) 15.03.86. Бюл.М 10 (72) В.А.Остапенко, А.Н.Рыбалов, А.Я.Малолетнев, А.В.Кулемин, И.А.Стебельков и В.В.Кононов (53) 621.787.6(088.8) (56) Петросов В.В. Гидродробеструйное упрочнение деталей и инструмента.

М.: Машиностроение, 1977, с.82.

Кулемин А.В. и др. Повышение усталостной прочности деталей путем ультразвуковой поверхностной обработки. — Проблемы прочности, 1981, Ф 1, с.70-74. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РЕЖИМА ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ДРОБЬЮ в дробеударной установке с рабочей камерой, содержащее электродинамический датчик, состоящий из кольцевого постоянного магнита с катушкой, регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения универсальности,повышения точности и объективности контроля, в устройство введены . фильтр и металлический щуп, выполненный из неферромагнитного материа- ла в виде стержня длиной, кратной величине

0,6 C D

Р О,2 где С вЂ” скорость звука в материале щупа; 1 — диаметр дроби; — плотность материала дроби; б0д- предел текучести материала щупа, один из торцов которого расположен в рабочей камере дробеударной установки, постоянный магнит установлен на щупе на расстоянии от его торца, расположенного в рабочей камере, кратном нечетному числу величины

0,3 С 3 о,а а катушка соединена с регистрирующим прибором через фильтр.

1217891

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для контроля поверхностного упрочнения деталей дробью.

Целью изобретения является обеспе-, чение универсальности, повышение точности и объективности контроля режима поверхностного упрочнения деталей дробью.

На чертеже изображено устройство,. общий вид.

Устройство состоит из электродинамического датчика, представляющего собой кольцевой постоянный магнит 1 с вставленной в него измерительной катушкой 2, помещенный на щуп 3, один из торцов которого находится в рабочей камере 4 дробеударного устройства. Щуп вместе с упрочняемой деталью 5 подвергается ударному воздействию дроби 6. От ударов дроби в щупе возникают ударные волны, фиксируемые электродинамическим датчиком, в измерительной катушке которого наводится ЭДС, измеряемая милливольтметром 7, подключенным к датчику через фильтр 8.

Устройство работает следующим образом.

В рабочую камеру 4 дробеударного устройства вместе с деталью 5 устанавливают щуп 3, на который помещают электродинамический датчик.

При этом для .обеспечения наибольшей точности контроля необходимо, чтобы электродинамический датчик фиксировал максимальные значения амплитуды ударной волны. С этой целью его располагают на щупе таким образом, чтобы расстояние от поверхности щупа, подвергаемой воздействию дроби 6, до горизонтальной плоскостй симметрии датчика было кратно нечетному числу величин

0 3 2 С вЂ -- где 2 — диаметр

P оа дроби; d — предел текучести материала щупа; С вЂ” скорость звука в щупе, а электрическое напряжение, возникающее в измерительной катушке датчика от ударов дроби по щупу, измеряют милливольтметром 7 на часто те, on еделяемой из формулы =

1 6 для чего используют

P фильтр 8,о — плотность материала дроби).

Необходимость установки электродинамического датчика на определенном расстоянии от поверхности щупа, подвергаемой воздействию дроби, обуслов5 лена тем, что распространение упруе гих колебаний от ударов дроби в металлическом стержне происходит по синусоидальному закону, согласно которому наибольшие упругие деформа-

1Г7 ции в стержне, фиксируемые датчиком, возникают через определенные промежутки, времени, характеризуемые частотои 4 и на определенном расстоянии 3 от начала распространения !

5 колебаний;

Установлено,.что кратно нечетному числу величины 0,3 ° 0 ° С

P о, 0,Z а ь

2О д Р

Кроме рассмотренных условий обеспечения эффективной реализации устройства необходимо, чтобы щуп был изготовлен из неферромагнитного

25 материала. В ферромагнитном металле наряду с ЭДС, обусловленной вихревыми токами, в измерительной катушке электродинамического датчика возникает ЭДС из-за обратного магнитострикционного эффекта, что искажает показания датчика.

Поскольку предлагаемое устройство основано на измерении сигнала колебательного процесса распространения упругих волн в металлическом стержне от ударов дроби, то для обеспечения большей точности измерений необходимо, чтобы применяемый щуп имел резонансную длину, которая

40 кратна величине 0,6 D С . 0.z .

Пример. Проводилось поверхностное упрочнение деталей в виде пластин размером 10 3 40 мм из сплава Д16Т (G = 350 MIa) на

45 ультразвуковой установке, в которой в качестве волновода использовали ступенчатый концентратор. Объем рабочей камеры ультразвукового дробеударного устройства 30 см

5О частота колебаний рабочего торца волновода 17,5 кГц, время упрочнения 30 с. Обработку вели по различным режимам, изменяя количество дроби М 7 ее диаметр D и амплитуду смещения

55 колебаний волновода (. В качестве

:дроби использовали закаленные шарики из стали IIIX15 диаметром 2,5 и

1,6 мм. Вместе с упрочняемой деталью

1217891 в рабочую камеру помещали щуп, изготовленный в виде цилиндрического стержня диаметром 30 мм из того же материала, что и деталь. Длина щупа

1, для шариков диаметром 2,5 мм была равной 69 мм, а для шариков диаметром 1,6 мм — L = 66 мм. . Контроль интенсивности процесса упрочнения деталей проводили по прототипу и по предлагаемому техническому решению. Для этого электродинамический датчик помещали и на рабочий волновод и на щуп. Расстояние 3 от поверхности щупа, подвергаемой ударам дроби, до горизонтальной плоскости симметрии датчика, помещенного на щуп, было равно: для шариков 3 = 2,5 мм 8 = 52 мм; для шариков З = 1,6 мм 0 = 33 мм.

Электрическое напряжение в измерительной катушке датчика. измеряли, широкодиапазонным милливольтметром типа В3-39. Частота измеряемого сигнала равна: для шариков Р— 2,5 мм 1 = 140 кГц; для шариков

В = 1,6 мм f = 220 кГц.

Для объективной оценки качества упрочнения определяли остаточные напряжения в упрочненных деталях деформационным методом на приборе ПИОН.

В таблице приведены результаты экспериментов.

Из таблицы следует, что предлагаемое устройство контроля позволя.ет объективно и точно судить об интенсивности обработки деталей дробью по величине электрического напряжения, вознивающего в измерительной катушке электродинамического датчика. Свидетельством этого является то, что при различных изменениях режима дробеударной обработки характер изменения электрического напряжения в катушке датчика практически совпадает с характером изменения таких наиболее важных параметров качества поверхностно упрочненных слоев металла, как глубина зоны действия сжимающих остаточных напряжений и максимальный их уровень. А именно, для режимов обработки, обеспечивающих большие значения указанных параметров, зафиксированы и большие значение электрического напряжения на электродинамическом датчике.

В то же время, при контроле процесса поверхностного упрочнения по прототипу электрическое напряжение в измерительной катушке электродинамического .датчика изменяется лишь при измейении амплитуды колебаний рабочего торца.волновода. Для учета влияния диаметра дроби на интенсивность обработки необходимо вести аналитические расчеты. Влияние количества дроби на режим упрочнения

1ð при контроле по прототипу вообще не учитывается. Все это значительно снижает объективность и точность контроля режима поверхностного упрочнения деталей дробью.

При упрочнении деталей в производстве, исходя из технологической потребности, выбирают режим обработки, для которого фиксируют контрольное значение электрического напряжения в измерительной катушке электродинамического датчика, помещенного, на щупе. В дальнейшем по величине отклонения электрического напряжения от контрольной величины судят о . нарушении режима упрочняющей обработки деталей дробью.

Устройство контроля позволяет не только оценивать стабильность интенсивности обработки деталей дробью, что может быть также исполь

30 зовано при выборе оптимального количества дроби, обеспечивающего максимальные параметры качества упрочнения при заданном диаметре дроби. Так, из таблицы следует, что для использованнного дробеударного устройства оптимальное количество дроби диаметром 2,5 мм равно по массе 6 г (режим 2).Меньшего количества дроби (режим 1) недоста40 точно для обеспечения наиболее интенсивного упрочнения, а применение большего количества дроби приводит к большим потерям кинетической энергии дробинок за счет их взаим4 ного столкновения (режим 3) .

Таким образом, использование предлагаемого устройства контроля режима поверхностного упрочнения деталей дробью обеспечивает следующие пре 0 имущества: универсальность, повышенную точность и объективность контроля интенсивности обработки в проЯ цессе упрочнения деталей; надежное и быстрое определение режима упрочнения, обеспечивающего максимальные показатели качества поверхностно упрочненного слоя металла; повышение стабильности качества поверхностног<

5 1217891 б упрбчнения за счет непрерывного этого, повышение надежности и долгоконтроля его режима и, как следствие вечности упрочненных деталей машин.

Параметры режима обработки

1, мкм

М

r щих остаточных

Прото- Предлатип гаемое напряжений, мм

1 30 2,5 4

250 90

0,35

280

2 30 25 6

3 30 2,5 10

250 105

0,4

300

0,3

250

0,6

320

4 60 2,5 6

5 30 16 6

200

0,25

Составитель В.Этинген

Редактор П.Парфенова Техред Л.Микеш Корректор А.Зимокосов

Заказ 1084/32

Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ф по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г .Ужгород, ул.Проектная,4

Режим, Ф

Напряжение на электродинамическом датчике при контроле, MV устройство

250 75

450 140

250 45

Глубина эоны действия сжимаюМаксимальный уровень сжимающих остаточных напряжений, MIIa