Способ восстановления деталей из высокопрочных сталей

 

Изобретение относится к способам восстановления деталей из высокопрочных сталей, применяемьм для повьшения характеристик сопротивления усталости при ремонте агрегатов типа шасси, гидроцилиндров и т.п. изделий авиационной техники и может быть использовано при восстановлении деталей в общем машиностроении. Цель изобретения - повьшение ресурса деталей. Изобретение является дополнительным к способу восстановления деталей из высокопрочных сталей по авт. св. № 699025, который включает отпуск, механическую обработку поверхности детали путем снятия слоя металла толщиной 0,2-0,8 мм и ее . полирование, поверхностное упрочнение . В данном способе мех;аническую обработку перед упрочнением вьтолняют при достижении наработки 0,25- 0,35.фактической долговечности, а восстановление размеров после механической обработки производят электролитическим хромированием до толщины покрытия в пределах 0,2- 0,8.мм. 3 ил., 1 табл. S (Л со ел 1Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А2. (51) 4 С 21 D 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 699025 (21) 4067443/22-02 (22) 11.05.86 (46) 07.11.87. Бюл. 1(- 41 (71) Государственный научно-исследовательский институт, гражданской авиации (72) M,С. Данилов, А.Я. Рябой и Н.В. Анисимова (53) 62 1.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 699025, кл. С 21 D i/78, 1979. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЬБ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к способам восстановления деталей из высокопрочных сталей, применяемым для повьппения характеристик сопротивления усталости при ремонте агрегатов типа шасси, гидроцилиндров и т.п. изделий авиационной техники и может быть использовано при восстановлении деталей в общем машиностроении, Цель изобретения — повьппение ресурса деталей; Изобретение является дополнительным к способу восстановления деталей из высокопрочных сталей по авт. св. Ф 699025, который включает отпуск, механическую обработку поверхности детали путем снятия слоя металла толщиной 0,2-0,8 мм и ее полирование, поверхностное упрочнение. В данном способе механическую обработку перед упрочнением выполняют при достижении наработки.0,250,35 фактической долговечности, а восстановление размеров после механической обработки производят электролитическим хромированием до толщины покрытия в пределах 0,20,8.мм. 3 ил., 1 табл.

) 350180

Изобретение относится к способам восстановления деталей из высокопрочных сталей, применяемым для повышения характеристик сопротивления усталости при ремонте агрегатов типа шасси, гидроцилиндров и т.п. изделий авиационной техники, может быть использовано при восстановлении деталей в общем машиностроении и 10 является усовершенствованием известного способа по авт. св. К - 699025.

Цель изобретения — повышение ресурса деталей.

Известный способ восстановления 15 деталей из высокопрочных сталей включает отпуск и поверхностное упрочнение, перед поверхностным упрочнением производят механическую обработку поверхности детали путем снятия слоь, 20 металла толщиной 0,2-0,8 мм и ее полирования.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение механической обработки перед упрочнением при до- 25 стижении наработки 0,25-0,35 фактической долговечности позволяет повысить ресурс деталей за счет оптимального регламентирования времени проведения восстановления деталей и наи- 30 более полного устранения накопленных под действием эксплуатационных нагрузок необратимых явлений в поверхностном, наиболее нагруженном, слое металла деталей и одновременно обеспечивает восстановление деталей, сопрягаемых в соединениях с учетом норм прочности или летной годности, требующих при определении ресурса ввеI дения дополнительных запасов надежности, Восстановление размеров после механической обработки электролитическим хромированием до толщины покрытия

0,2-0,8 мм обеспечивает полное восстановление размеров деталей, что приводит к восстановлению деталей, сопрягаемых в соединениях, и существенно повышает их ресурс. 50

В таблице показано влияние повторного упрочнения на малоцикловук усталость стали ЗОХГСН2А (образцы гладкие круглые, -"- 3 Гц)

На фиг, 1 показана закономерность изменения долговечности в малоцикловой области при 6 „,„ — 100 кгс/мм для образцов из стапи

ЗОХГСН2А в зависимости от температуры электролита и плотности тока (толщина хромового покрытия 0i05-0,8 мм) для долговечности 25000 (кривая 1), 30000 (кривая 2), 35000 (кривая 3) и 40000 циклов (кривая 4); на фиг. 2 график изменения проникновения водорода через сталь ЗОХГСН2А (0,3 мм) в процессе осаждения хрома из стандартного электролита при 55 (кри-. вые 1 и 2), 65 (кривые 3 и 6) и

75 С (кривые 4 и 5) и плотности тока

90 (кривые 1 и 4), 60 (кривая 3), 30 (кривые 2 и 5), и 5 А/дм (кривая

6); на фиг, 3 — график изменения количества водорода, проходящего через сталь ЗОХГСН2А (0,3), со временем осаждения хрома из стандартного электролита при 55 (кривые 1 и 2), 65 (кривая 3) и 75 С (кривые 4 и 5) и плотности тока 90 (кривые 1 и 4), ЗО (кривые 2 и 5) и 60 A/äì2 (кривая

3).

В процессе воздействия нагрузок на, деталь, изготовленную из. высокопрочной стали, в поверхностном слое, где действуют наибольшие напряжения, происходит накапливание повреждений, приводящих в конечном счете к необратимым явлениям в металле, возникновению трещин и разрушению.

При провецении восстановления детали, осуществляемом при ремонте, с одной стороны необходимо произвести его до возникновения необратимых явлений, после которых восстановление не дает увеличения усталостной долговечности детали после ремонта (или дает незначительный эффект), а с другой — нецелесоббразно производить восстановление преждевременно, что приведет к экономическим потерям ввиду увеличения количества ремонтов.

Исследованиями установлено, что наибольший эффект, выражающийся в максимальном приросте долговечности, от повторного упрочнения высокопрочных сталей достигается, когда восстановление осуществляется в интервале наработки 0 25-0,35 фактической усталостной долговечности (фиг. 1), Из таблицы следует, что долговечность стандартных образцов из стали ЗОХГСН2А пр1 й„, = 100 кгс/мм- при отнулевом цикле растяжения составляет 194300 циклов. Долговечность образцов. под

:зергнутых наработке 100000 циклов (0,5 долговечности) и повторному упрочнению, составляет 98000 циклов.

1350l80

Долговечность образцов, подвергнутых повторному упрочнению после 70000 циклов наработки (0,35 долговечности), составляет 235000 циклов, Таким образом, повторное упрочкение механически обработанных образцов после наработки 0,35 их фактической долговечности восстанавливает их исходную долговечность (сравнение с 10 пунктами 1 и 2 таблицы).

Исследованиями установлено также, что толстые слои хрома (0,2-0,8 мм), необходимые для восстановления посадочных размеров сопрягаемых деталей,15 подвергнутых упрочнению, могут быть нанесены без снижения сопротивления усталости деталей из высокопрочных сталей только при определенных режимах хромирования: температура t = 20

45-55 С, плотность тока D„

60-90 А/дм, Из фиг. 1 следует, что, с повышением температуры долговечность образцов резко снижается. Так долговечность образцов из стали

ЗОХГСН2А, хромированных при — 55 С и Э„ = 60 А/дм, составляет

37000 циклов, а хромированных при

75 С и D = 60 А/дм 25000 циклов, т.е. уменьшается в 1,5 раза. 30

Влияние температуры хромирования на сопротивление усталости в малоцикловой области объясняется резким увеличением наводороживания основного материала детали с повышением темпе35 ратуры электролиза (фиг. 2 и 3) и изменением текстуры и структуры поность штоков, П р и м e p 2, Ремонтируют, скак указано в примере 1, штоки гидро— цилиндров, имеющие наработку 35 тыс. крытия.

При условии проведения хромирования по рекомендуемым режимам нанесение .слоя хрома толщиной 0,2-0,8 мм, что требуется для восстановления посадочных размеров в местах сопря— жения деталей, подвергавшихся механической обработке по снятию уставшего слоя, не оказывает статистически значимого влияния на долговечность (ресурс) деталей. При оптимальных режимах хромирования осаждаютая качественные износостойкие хромовые покрытия, обеспечивающие надежную работу деталей, восстанавливаемых таким способом.

Пример I-. Способ восстанов5 ления деталей применяют при ремонте штоков гидроцилиндров. Сначала измеряют напряжение в лимитирующем циклическую долговечность сечении.

Таким сечением является место пере— хода хромированной поверхности в шейку вилки штока. Измерение напряжений производят в эксплуатационных условиях работы гидроцилиндра путем тензометрирования. В результате определяют характеристики циклической нагруженности штока: величины напряжения и их повторяемость за один цикл работы агрегата. При этом данным определяют эквивалентные напряжения в эксплуатации, которые равны

80 кгс/мм, Затем на стандартных цилиндрических образцах из стали

ЗОХГСН2А определяют фактическую циклическую долговечность штоков.

Фактическая долговечность штоков гидроцилиндров составляет 75 тыс, циклов нагружений. Ремонтируют штоки гидроцилиндров, имеющие наработку

25,5 тыс. циклов нагружений, что составляет 0,33 от фактической усталостной прочности.

Ремонт производят по следующей схеме. Термообработка в воздушной о печи при t = 230 С в течение 12 ч, механическая обработка шейки штока и его цилиндрической поверхности со снятием слоя на глубину 0,4 мм в основном металле (хромовое покрытие толщиной 40-80 мкм уДаляют предварительно электрохимическим способом), Затем производят упрочнение детали путе обдувки дробью при давлении Р = 5 кгс/см, После этого наносят на упрочненную деталь слой хрома толщиной 0,6 мм путем электро литического хромирования.в стандартном электролите при режимах: температура 55 С, плотность тока 60 А/дм, При этом толщина слоя хрома должна быть. такой, чтобы после шлифования штока было возможно восстановить чертежные- размеры диаметра цилиндрической поверхности штока, работающей в сочленении с уплотнительным узлом буксы цилиндра (0,4 мм).

Комплект деталей, отремонтированных таким способом, подвергают повторно-статическим (ресурсным) испытаниям. Штоки выцерживают до разрушения 70 тыс, п,-клов нагружения, т.е. после проведения ремонта восстановлена исходная циклическая долговеч! 350! 80

30

Среднее число циклов до разруше BHH y TIpH < с. — 100 хгс/мм

194300

235000

98000 упрочнение нагружений, т.е, 0,47 от исходной циклической долговечности. После ремонта штоки подвергают повторностатическими (ресурсными) испытаниRMH Штоки выдерживают до разрушения

45 тыс.циклов, т.е. после ремонта циклическая долговечность штоков примерно в 1,7 раза меньше исходной циклической долговечности.

Пример 3. Фактическая циклиЧеская долговечность стоек шасси самолета составляет 81 блок нагружения или 2200 посадок. Ремонтируют, как указано в примере 1, стойки шасси, имеющие наработку 750 посадок, т.е. 0,34 от исходной циклической долговечности. После ремонта стойки шасси подвергают повторно-статичес20 ким (ресурсным) испытаниям. Стойки выдерживают до разрушения 198 блоков нагружения (5350 посадок), т.е. после проведения ремонта исходная: циклическая долговечность возросла более чем в 2 раза.

Ремонт стоек шасси с большей наработкой приводит к снижению исходной циклической долговечности. Ремонт стоек шасси .с меньшей наработкой (0,25 фактической долговечности) экономически нецелесообразен, 9N- Обработка поверхности п/и

1 Шлифование, упрочнение

2 Шлифование, упрочнение, наработка 70 10 циклов при бм, = 100 кгс/мм, механическая наработка и упрочнение

3 Шлифование, упрочнение, наработка 100 10З циклов при 5,, = 100 кгс/мм, механическая обработка и

Технико-экономическая эффективность от использования предложенного способа заключается в увеличении надежности и ресурса восстановленных деталей в 2-2,5 раза в связи с тем, что ремонт проводится в интервале

0,25-0,35 фактической долговечности, когда повышение циклической долговечности деталей максимально; в расширении номенклатуры деталей, которые могут быть отремонтированы, за счет применения толстослойного хромирования для восстановления сопрягаемых деталей, имеющих износ

0,2-0 8 мм и более, а также в сокращении расхода запасных частей при ремонте техники.

Формула изобретения

Способ восстановления деталей иэ высокопрочных сталей по авт. св. Ô á99025, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения ресурса деталей, механическую обработку перед упрочнением осуществляют при достижении наработки 0,25-0,35 фактической долговечности, а восстановление размеров после механической обработки производят электролитическим хромированием по достижении толщины покрытия 0,2-0,8 мм.

1350180! 350180 г м

005

002

t мои

Составитель A. Кулемин

Корректор И, Муска

Техред М.Ходанич т

Редактор В. Петраш

Заказ 5229/24 Тираж 550

ВНИИПИ Государственного комите га СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г; Ужгород, ул, Проектная, 4