Способ определения оптимального давления автофретирования внутренней полости детали

 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к химическому машиностроению, в частности к способам упрочнения оборудования высокого давления. При этом большое значение имеет назначение давления автофретирования, от величины которого зависит долговечность деталей высокого давления. Целью изобретения является повышение долговечности деталей, упрощения методики определения давления автофретирования и увеличение точности контроля степени упрочнения внутренней полости детали. Способ заключается в определении оптимального давления автофретирования, подаче гидростатического давления автофретирования внутрь полости детали и последующем сбросе давления с одновременным контролем давления автофретирования. Оптимальное давление автофретирования детали с одновременным упрощением методики определения этого давления достигается за счет экспериментального исследования изменений физико-механических характеристик поверхностного слоя внутренних полостей геометрически и физически подобной модели детали и образцов, вырезанных из этой модели, при циклическом испытании их в режиме растяжение - сжатие, причем величина давления автофретирования назначается не на один конкретный вид детали, а на целый класс геометрически и физически подобных изделий. 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))5 С 21 0 8/00 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

hO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 441 0767/2 7-02 (22) 11.01.88 (46) 15.07.90. Бюл. № 26 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения и Украинский филиал Центрального конструкторского бюро арматуростроения (72) Б.И.Огурцов, А,В. Рубаненко, В.А.Ананьевский и А.Н,Бесков (53) 621.765.79(088.8) (56) Конструирование, исследование и расчет аппаратов и трубопроводов высокого давления. M. Машиностроение, 1977, с. 248.

Кочанов Л.M. Основы теории пластичности. M.: Наука, 1969, с. 420.

Огурцов Б.И „ Исследование конструктивной прочности корпуса центробежного компрессора сверхвысокого давления. Дисс.канд. техн. наук. Сумы, 1983, с. 260. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО

ДАВЛЕНИЯ АВТОФРЕТИРОВАНИЯ ВНУТРЕННЕЙ .

ПОЛОСТИ ДЕТАЛИ (57) Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к химическому машиностроению, в частности к способам упрочнения оборудования высокого давления. При этом большое знаИзобретение относится к машиностроению, преимущественно химическому машиностроенйю, в частности к способам упрочнения оборудования высокого давления, когда большое значе. ние имеет .назначение давления автофре„.ЯУ„„ДД782и

2 чение имеет назначение давления автофретирования,, от величины которого зависит долговечность деталей высокого давления. Целью изобретения является повышение долговечности деталей, упрощение методики определения давления автофретирования и увеличение точности контроля степени упрочнения внутренней полости детали.

Способ заключается в определении оптимального давления автофретирования, подаче гидростатического давления автофретирования внутрь полости детали и последующем сбросе давления с одновременным контролем давления автофретирования. Оптимальное давление автофретирования детали с одновременным упрощением методики определения этого давления достигается за счет экспериментального исследования изменений физико-механических характеристик поверхностного слоя внутренних полостей геометрически и физически подобной модели детали и образцов, вырезанных из этой модели, при циклическом испытании их в режиме растяжение — сжатие, причем величина давления автофретирования назначается не на один конкретный вид детали, а на целый класс геометрически и физически подобных изделий. 1 з.п.ф-лы. тирования, от величины которого зависит долговечность деталей высокого давления.

Целью изобретения является повышение долговечности деталей, упрощение методики определения давления авто1578214

45 фретирования и увеличение точности контроля степени упрочнения внутренней полости детали.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример. Проводилось автофретирование партии корпусов клапановтройников с рабочим давлением P

= 320 МПа. Для осуществления предла10 гаемого способа была выбрана модель корпусов, изготовленная из того же материала (сталь 38ХНЗМФА) и термообработанная на верхнее значение предела текучести (,6 . = 116 кгс/мм ) 5

1 с сохранением остальных механических свойств ((,3,lP g„) натурных корпусов. Эта модель имела припуск на вырезку трех темплетов для изготовления двух стандартных образцов для определения 6 и трех специальных образцов для определения пластических свойств материала модели. От этой модели были отрезаны темплеты. Из одного были вырезаны специальные образ- 25 цы, другой был термоабрабатан на нижний допускаемый предел текучести (G = 88 кг/мм ) натурного корпуса, из которого были изготовлены два стандартных для определения G q и три специальных образца. Третий темплет был термообработан на промежуточное значение Q, из него затем были изготовлены такие же образцы.

На предварительно загрунтованную клеем "Момент-1" внутреннюю поверхность модели вокруг поперечного от.верстия наклеивали тензореэисторные преобразователи КФ5Ц-3-100-13-12 клеем-ГИПК-11-17 ТУ 6-05-251-159-82, 40 для чего использовали специальное приспособление, представляющее собой цанговую втулку с внутренним конусом.

На наружную поверхность втулки, наклеивали пластинки иэ вакуумноМ резины толщиной 5 мм. Втулку надевали на специальный жестко закрепленный гайкой штырь и зафиксировали в требуемом положении от углового и осевого перемещений резьбовым штифтом.

На резиновой пластине закрепили точечной приклейкай конденсаторную бумагу в два слоя, причем точечную приклейку второго слоя выполняли вразбежку с первым. Приспособление 55 собирали в модели, выставили пластинки относительно поперечного отверстия, жестко зафиксировали с помощью выдвижного конуса н разжали гайкой.

На верхнем слое конденсаторной бумаги произвели разметку контуров поперечных отверстий.

Приспособление разобрали по разметке на конденсаторной бумаге наклеивали и смонтировали тензореэисторные преобразователи сваей нерабочей поверхностью.

Клей, приготовленный по технологии завода-изготовителя, вакуумировали и наносили тонким слоем на поверхность модели и тенэорезисторные преобразователи. Затем приспособление собирали в модели, жестко фиксировали и разжимали с помощью конуса до прижатия тенэарезисторов с усилием 2 кгс/см2.

После полимеризации клея конус отводили в первоначальное положение и выводили приспособление из отверстия модели. Выполнили контроль наклейки тенэарезисторов, произвели монтаж проводов через таковвод в измерительную схему. Далее модель герметизировали и заполнили обезвоженным маслом АМГ-10 для нагружения сверхвысоким давлением, Нагружение модели осуществлялось гидрокампрессором ГКМ-7/6000 ступенчато через 50 NIIa до 6000 МПа со сбросом давления после каждой ступени нагружения. Запись показаний тензорезисторов производили на каждой ступени нагружения и разгрузки при помощи комплекта тензааппаратуры фирмы Брюль и Кьер (модели: 1516, 1542, 1543, 2305).

Обработка экспериментальных данных осуществлялась в следующей последовательности.

Для определения истинной деформации по показаниям прибора учитывали результаты тарировки тензорезисторов в специальной тарировочной установке при деформации тензарезисторов до

15000 е.о.д. в зоне давления до

600 МПа.

Вычисление деформации в точке кромки отверстия с максимальной концентрацией напряжения производили на основе корректировки ее с учетом удаления тензореэистора от кромки отверстия путем графической экстраполяции показаний цепочки тензорезисторов на кромку отверстия.

Используя истинную деформацию в точке кромки, строили график эави5 15 симости с. = f (р) при нагрузке, Я

f (р) при разгрузке. При этом зависимость графически или аналитически аппроксимировалась. Стандартные образцы,изготовленные из темплетов, использовали для определения (о,, а специальные нагружали ступенчато до деформации Я на каждой ступени нагружения с разгрузкой и сжатием до део формации P,(äëÿ этой цели можно испольэовать испытательную машину с усилием на растяжение — сжатие более

30 кН); при этом E — деформация кромки поперечного отверстия модели корпуса клапана от давления при нао гружении; С . — остаточная деформация I кромки поперечного отверстия модели корпуса клапана при разгрузке, 1

Измерение деформации образца осуществляли при помощи тензометра с пределом измерений +15000 е.о.д. По результатам нагружения образцов в координатах деформация — нагрузка строили диаграмму деформирования. По этой диаграмме определяли остаточную деформацию, при которой не увеличивалась нагрузка в образце при сжатии, и соответствующую ей деформацию при растяжении образца. Полученные значения деформации при растяжении образцов усредняли по трем результатам их нагружения. Определив на графике давление в модели, соответствующее усредненной деформации точки В на кромке поперечного отверстия, принимали его за давление автофретирования корпуса клапана. Далее аналогичное нагружение вели с образцами, которые изготовлены из оставшихся темплетов.

По имеющимся результатам нагружения аналогично строили диаграммы деформирования и так же находили для каждого предела текучести темплета давление автофретирования. Таким образом, по трем значениям .Gpz и трем значе" ниям давления автофретирования строили зависимость давления автофретирования от предела текучести материала

Равт (оа мат.).

Расчет давления автофретирования,,осуществляли, используя предел текучести материала натурной автофретированной детали. Для корпуса клапана, имеющего Gq,g = 95 кг/мм, давление автофретирования равно 350 МПа.

78214 б

Формула изобретения

1, Способ определения оптимального давления антофретнрования внутренней полости детали преимущественно сложной формы с концентраторами напряжений, включающий подачу гидростатического давления автофретиронания в полость детали и последуюший сброс давления с одновременным контролем полученных в процессе автофретирова ния остаточных деформаций методами электротензометрии, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения долговечности деталей, упрощения методики определения давления автофретирования и увеличения точности контроля степени упрочнения внутренней полости детали, производят измерение методом электротензометрирования упругопластических деформаций в зоне концентрации напряжений на внутренней поверхности геометрически и физически подобной модели, материал которой термообработан для получения верхнего допустимого зна !ения предела текучести, при ступенчатом ее погружении со сбросом, давления вплоть до получения в зоне концентрации напряжения 1...1,57, от деформации, определяют зависимость максимальной деформации в зоне концентрации напряжений от давления при ее погружении и разгрузке, производят ступенчатые испытания цилиндрических образцов, вырезанных из термообработанной заготовки модели, при их упругопластическом растяжении-сжатии в соответствии с зависимостью деформации в зоне концентрации напряжений от давления, а оптимальное давление автофретирования определяют, исходя из прекращения роста напряжений при сжатии образца.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости определения оптимального давления автофретирования деталей с разными механическими свойствами, зависимость оптимального давления автофретиронания от механических свойств детали определяют на цилиндрических образцах, вырезанных из исследуемой модели и термообработанных с разбросом механических свойств, который включает нижний предел допустимого значения предела текучести для материала детали.