Способ обработки металлических изделий

 

Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в машиностроении при изготовлении изделий типа колец для снятия остаточных напряжений, образующихся после сварки и механической обработки. Цель изобретения - повышение производительности процесса. Способ включает вибрацию обрабатываемой детали на резонансной частоте, определение амплитуды колебаний вибростенда, определение амплитуды колебаний кольца и величины динамических напряжений в кольце и обработку в течение времени, которое определяется по математической зависимости. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1581752 (с1)с С 21 Р 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ к

К,,Ro+A ) (К,-ÇA ) 4У

60k с <

12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4414530/31-02 (22) 25,04.88 (46) 30.07.90. Бюл. Р 28 (71) уральский лесотехнический институт им. Ленинского комсомола (72) С.Ф.Петров, Н.С.Дудоров и Б.С.Поликарпов (53) 621.785.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1281369, res, B 23 P 25/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

9 774499991111, кл, С 21 D 1/04, 1980. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ИЗДЕЛИЙ! I

Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в машиностроении при изготовлении изделий типа колец для снятия остаточных напряжений, образующихся после сварки и механической обработки.

Цель изобретения — повышение производительности процесса.

На чертеже представлена схема обработки металлических изделий.

Схема состоит из кольца 1, прикрепленного с помощью прижима 2 к вибростенду 3.

Согласно предлагаемому способу вибрационной обработки, включающему вибрацию обрабатываемой детали на резонансной частоте с заданной продолжительностью обработки, определя-. ют амплитуду. колебаний вибростенда

Ас, определяют амплитуду колебаний (57) Изобретение относится к обработке металлов вибрацией и может быть использовано в машиностроении при изготовлении изделий типа колец для снятия остаточных напряжений, образующихся после сварки и механической обработки. Цель. изобретения — повышение производительности процесса.

Способ включает вибрацию обрабатываемой детали на резонансной частоте, определение амплитуды колебаний вибростенда, определение амплитуды колебаний кольца и величины динамических напряжений в кольце и обработку в течение времени, которое определяется по математической зависимости. 1 ил. д ф кольца A+ установленного на стенде, и величину динамических напряжений в кольце по математическим завидин симостям

А R m

А

2Е IK,1

®о 6A ) (R +A ) Но®0

Б и производят обработку в течение времени, определяемого по математической зависимости где А — амплитуда колебаний виброс стенда;, А — амплитуда колебаний кольца;

1581752 из — частота колебаний;

R — радиус кольца; о

m — масса кольца;

F„ - -модуль упругости;.

К вЂ” коэффициент поглощения;.

h

h — толщина кольца;

6 — предел текучести;

6 — величина динамических напря9 жений э

10 — коэффициент рассеяния, обычно равный 10 — плотность материала; с — скорость звука;

1 — момент инерции.

15 Выражения для амплитуды колебаний кольца А и величина динамических нагрузок получены из решения дифференциального уравнения вынужденных колебаний точки при наличии сопротивления й2х 1 dx

m -— -— - = -с х - „.— + Q sinw t

dt " dt где х — прогиб кольца; с — жесткость кольца; « — коэффициент вязкого сопротивления;

- время;

Q — - равнодействующая распределенной нагрузки от действия 30 инерционных сил.

Коэффициент поглощения определен экспериментально и для разных марок

Сталей и алюминиевых сплавов изменяется в пределах 0,02 — 0,03. 35

Математическое выражение для времени обработки вытекает из следуюЩего.

Известна из сопромата формула для энергии деформирования (силового по- 40 ля): для эпюры распределения остаточных напряжений в кольце выражение для

Р имеет вид

12Е где Ъ вЂ” ширина кольца. 50

Приравнивая потенциальную энергию поля и энергию, рассеиваемую при колебаниях

Р =Wty, где W — мощность волнового фронта з 55 получим, что время обработки зависит от величины

t = f(Q„6>, н,с,m,g).

С учетом результатов экспериментальных исследований установлено, что формуля для расчета времени обработки деталей типа колец имеет вид

6 э

t

60 су.

Исходные данные:

А c=1 ° 10 э м; си =314 рад/с; Ro =0,5 м; ш=гИ ЬкЬ ю )=7000 кг/мз. Е = 2к

«10" кг/сз м; K„=0,02; Ь„=4 10-з и;

Ь=285 10 э м; 6>=5 10 з кг/с м; у =

=5" 10; с=3 10 м/с.

Расчет.

1. тп=гТК Ь„Ъо=г ° 3,14 0,5 ° 3 10-э. 285«

«10 э .10э =3,14 3 285 .7 10 -э =25 кг, А юйзтп д с о 1 10- -314 124 10 25

2 2.10" 1,50 ° 10 " 0,02 — О 08 м, О 98

12,0

ЪЪз

3 к 285 10.з (4 "10-з)э

12 12

= — — -- ° 10 =1 5 -10 =1520 10 и.

285 14 и

12

4. (Rî 6A ) (" о A ) о("о (к ь 4 о

2.10 1 4 10 (О 5-6 О 08)

А .з.

Х

4 (0,5+0,08)з (о 5+o 08)" 3/ l х — з — — з — — -=О 5(0 5-3 О 08) (О, 5-3 О, 08)

=2,2 10 кг/с м. (s) (Ь,)60 < t 2,. (5-10 ) — -- — — — — — — — — — - — - — — - х (2, 2 10 60 3 10 - 5 .10 . 10

25 25 ° 10 1 .21

2 7000 4 84 10" 60 3 5 10

30 2 -10 3000

694 с

4366 4,356

11,57 мин 12 мин.

Пример. Была проведена вибрационная обработка кольца массой 25 кг из стали 38ХС и кольца массой 500 кг, из стали 20. Вибрационная обработка производилась на вибростенде 2365-P и навесным вибратором, входящим в установку ЗИО конструкции станкостроительного завода. .Амплитуда колебаний определялась с помощью вибрацианной аппаратуры

158!7

2ВА и прибором ВИП-2. Время процесса определялось тремя способами:

1. По предложенному способу время обработки кольца массой 25 кг соста5 вило 12 мин, массой 500 кг — 20 мин.

2. По изменению так называемого;

"обобщенного параметра", характеризующего изменение амплитудной модуляции измеряемого сигнала по инструкции 10 к установке ЗИО, время составило для кольца массой 500 кг — 25 мин. Для кольца массой 25 кг - изменение параметра не обнаружено, 3. По.изменению уровня напряжений 15 время обработки составило для кольца массой 500 кг — 22 мин, для кольца массой 25 кг — 15 мин, Причем во втором и третьем спосо» бах вспомогательное время составило

10 мин.

Таким образом, при определении параметров процесса по предложенному способу они приемлемо согласуются с экспериментальными данными при непосредственном контроле остаточных напряжений в обрабатываемом изделии.

Ъ

Предложенный способ позволяет создать систему адаптивного уравнения 30 с использованием автоматизированного оборудования для условий гибких производственных систем.

Зная механические свойства материала, массу обрабатываемых колец дета- 35 лей и измеряя амплитуду колебаний вибростенда освоенными в производстве промышленными приборами, можно определять время обработки и запрограммировать. процесс для условий автомати- 40 зированного производства. Способ позволяет контролировать обработку деталей из неферромагнитных материалов, избежать предварительного этапа тари45

52 6 ровки, а также автоматизировать iipo= цесс и увеличить производительность.

Формула из обретения

Способ обработки металлических изделий, преимущественно для снятия остаточных напряжений в крупногабаритных кольцах, включающий вибрацию на резонансной частоте. кольца в течение заданного времени, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, вибрацию осуществляют в течение времени

3 ——

1 2

60 с 1 к где = — -" x

i (Ro 6A ) (о+А ) -Кс (Ео ЗЛ ) кг

R,(R.+A")" (К,-3А") величина динамических напряжений в материале кольца;

А vR m с о

А = †---, — — амплитуда колебаний

2EIKn кольца м

Ьз- предел текучести, кг/с мэ; с — скорость звука, и/с; — коэффициент рассеяния, обыч-ч. но равный 10

m — масса кольца, кг; — плотность материала, кг/м ; — модуль упругости, кг/с м;

h — толщина кольца, м; — радиус кольца, м;

А — амплитуда колебаний виброс стенда, м; — частота колебаний, 1/с; — момент инерции, м+;

К q — коэффициент поглощения.

1581752

Составитель А.Кулемин

Редактор Т.Лазоренко Техред H.Õoäàíê÷ Корректор Н.Король

Заказ 2067 Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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