Способ упрочнения поверхности

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к упрочнению поверхности заготовок методом пластического деформирования с воздействием ультразвуковых колебаний. Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет упрочнения заготовок размером, большим размера камеры. Заготовка размещена над открытым торцом камеры, противоположные стенки камеры или их внутренние поверхности расположены относительно оси устройства под углом α, определяемым из соотношения Α=0,5ARCSIN(2G<SP POS="POST">.</SP>R:V<SP POS="POST">2</SP>), где G-ускорение свободного падения

2R- среднее расстояние между наклоненными противоположными стенками

V- среднеарифметическая скорость дроби. Наклон стенок позволяет направлять к поверхности заготовки часть дроби, обладающей наибольшей кинематической энергией. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ б(Р агс$1п ()

1 2eRi

2 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

l1O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4218199/25-08 (22) 26. 12. 86 (46) 15.11.89. Бюл. У 42 (71) производственное объединение

"Ленинградский завод турбинных лопаток" им. 50-летия СССР (72) В.п. Колесник и А.В. Кузнецов (53) 621.9.047г534.232(088.8) (5á) Авторское свидетельство СССР

Р 1267705, кл. В 24 С 1/ 10, 1984. (54) (57) Изобретение относится к. машиностроению, а именно к унрочнению поверхности заготовок методом пластического деформирования с воздействием ультразвуковых колебаний. Цель изобИзобретение относится к машиностроению, а именно к унрочнению поверхностного слоя заготовок методом пластического деформирования.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа упрочиеиия за счет обработки заготовок больших, размеров.

Цель достигается тем, что камера . для рабочих элементов выполнена такой, что ее противоположные стенки или внутренние поверхности.их расположены относительно оси камеры под углом Ы (стенки камеры расходятся кверху), определяемым из соотношения (2Ы4

1 2 Л где g - -ускорение свободного падения, 2R †. среднее расстояние между противоположными стенками, v — средняя скорость шариков.

„„SU„„1521564 А 1 сап 4 В 24 Â 1 04 В 24 С 1/10

2 ретения — расширение технологических возможностей за счет упрочнения заготовок размером, большим размера камеры. Заготовка размещена над открытым торцом камеры, противоположные стенки камеры или их внутренние поверхности расположены относительно оси устройства под углом o(определяемьм из соотношения

/v }, где 2R — среднее расстояние меж2 ду наклоненными противоположными стенками, v — - среднеарифметическая скорость дроби. Наклон стенок позволяет направлять к поверхности заготовки часть дроби, обладающей наибольшей кинематической энергией. 7 ил.

Это позволяет направить шарики к упрочняемой поверхности крупногабаритной заготовки, размещенной у верхнего открытого торца камеры. Возможно также выполнение противоположных ,стенок камеры или внутренних их поверхностей с переменным углом наклона в каждом горизонтальном сечении, определяемым из соотношения где 2К, — расстояние между противоположными стенками в i-м горизонтальном сечении.

На фиг. 1-5 изображены примеры исполнения рабочей камеры; на фиг. б— схема кинематики движения шариков; на фиг. 7 — график зависимости интенсивности проковки от времени обработки .

1521564

Чь — V ° 81 ()»

Ч- V CO8 (а(;) 1

R R1

v ч соз (4;) Рабочая камера 1 имеет не менее одной пары противоположно расположенных стенок. К дну камеры подсоединен волновод-концентратор 2 ультразвуко5 вого преобразователя 3, например магнитострикционного. Стенки камеры

I (фиг. 1-3) или их внутренние поверхности (фиг. 4) наклонены в ротивоположные стороны от оси камеры под углом (— arcsin (- -)»

ZgR

2 9 где 2К вЂ” среднее расстояние между iS противоноложными наклоненными стенками, определяемое как полусумма расстояний между стенками у основания камеры и у верхнего .торца ее, 20 ч - среднеарифметическая скорость дроби.

В устройстве показанном на фиг. 5, стенки камеры имеют непрерывно меняющиеся углы наклона o(,. В.,-м горизон- 25 тальном сечении камеры. Угол o(определяется соотношением где 2R - расстояние между противоположньве стенками в i"м сечении камеры.

На фиг. б схематически изображена рабочая камера 1 с наклоненньащ проти-35 воположными стенками и заготовкой 4 и показана кинематика движения шариков. Иэгибно колеблющаяся стенка камеры отталкивает шарик по нормали от поверхности стенки из точки А» ле- 40 жащей s i-и горизонтальном сечении камеры, и вследствие наклона стенки на угол Ы; к оси камеры шарик отлетает вверх нод углом Ы; к горизонту.

Если угол наклона стенки задан таким„ что шарик, отлетевший нз точки А со скростью ч, равной известной иэ экспериментов среднеарифметической скорости шариков,. попадает в точку В, лежащую в том же i-и горизон.50 тальном сечении камеры, то в тачке В будет справедливо следукщ ее: скорость шарика при подлете к точке В равна v, 5S вектор скорости v нормален в точке

В поверхности стенки, вертикальная н горизонтальная составляющие вектора равны

При расстоянии между стенками в

i-м сечении; равном 2 R; с,учетом независимости движения по направлениям, время полета шарика от верхней точки

0 баллистической параболы до точки В выразится как

Вертикальная составляющая скорости v » равная нулю, в точке 0 за время полета до точки В вырастет до ве личины

° R. ч g ° t

v сов Ы) Зная зти соотношения, определяют угол о, Размеры стенок и основания камеры определяются из условия резонанса основания и стенок на рабочей частоте ультразвуковой системы.

Способ реализуют следующим образом.

В камеру 1 помещают стальную

„цробь, например, диаметром 1-2 мм в . объеме 27, от объема камеры н замыкают объем сверху заготовкой. С целью плотного заийасания объема от разлета дроби и создания акустической развязки камеры 1 заготовку устанавливают относительно верхнего торца камеры 1 через прокладку их ворсистого материала. Ультразвуковые колебания через вопновод-концентратор 2 передаются на камеру 1. Иэгибные колебания дна и стенок камеры подбрасываии и. разгоняют свободно летящие шарики» щиМам их кинетическая энергия возрастает от увеличения соударения со стенками камеры 1. Вследствие иакяона стенки шарик отбрасываетея стенкой вверх под углом к горизонту, равныч углу наклона.

Угол наклона стенки задан таким, чтобы компенсировать потерю высоты шари-.. ка вследствие падения под действием силы тяжести в течение времени пропета до противоположной стенки со средней скоростью V.

Двигаясь от стенки к стенке такой камеры, шарик, получивший от соударения со стенкой скорость, равную среднеарифметической скорости всех шари"! 521564

5 ков, пролетит по баллистической траектории (фиг. 6) и попадет в точку на противоположной стенке, лежащей на той же высоте от основания камеры, 5 что и точка отскока. При скорости после отскока, меньшей среднеарифметической, шарик попадет на противоположную стенку в точку С, лежащую ниже точки отскдка, и будет отброшен противоположной стенкой в сторону дна камеры. 1Нарик, получивший после столкновения со стенкой скорость больше среднеарифметической, отбрасывается в сторону верхнего торца к поверхности заготовки. Заготовки с размером больше размеров камеры обрабаты-. ваются по частям,с перемещением зоны обработки по поверхности заготовки.

Сравнительные испытания способа с номощью метода измерения деформации контрольных пластин (типа пластин

Альмена) показали, что при угле наклона стенок, равном 5, величина прогиба контрольных пластин увеличилась.

На фиг. 2 кривые 1 и 2 соответствуют прогибу контрольных пластин при обработке в камере со стенками, перпендикулярными дну (кривая 1), и в камере, стенки которой имеют угап (7 1 наклона, равный 5 (кривая 2) .

Формула изобретения

1 . 2яК

o(— arcsin 1, —" — ), 2 у2 — ускорение свободного падения — среднее расстояние между противоположными стенками, — оптимальная для упрочняемого материала скорость шариков. где р

2К

Способ упрочнения поверхности путем бомбардировки стальными шариками, движение котофым сообщает колеб- . лющаяся с ультразвуковой частотой камера, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических воэможностей за счет унрочнения заготовок с размером, больпям размера рабочей камеры, заготовку располагают над открытым торцом камеры и перемещают относительно торца, при этом противоположные стенки камеры выполняют наклонными к вертикальной оси под углом. о(, определяемым из соотношения

1521564

1521561

Дюж уирочиениа(иин) Составитель В.Дроиалова

Техред И.Ходанич Корректор В.Кабаций

Редактор А.Лепнина

Заказ 6789/14 Тирам 662 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101