Способ контроля процесса упрочнения деталей дробью

 

Изобретение относится к механической обработке, в частности к поверхностному упрочнению деталей потоком дроби. Цель изобретения - повышение качества и упрощение контроля процесса упрочнения деталей. Способ контроля процесса упрочнения деталей дробью включает фиксирование датчиком значений параметра упрочнения, в качестве которого выбирают градиент частоты собственных колебаний упрочняемой детали. По измеренным значениям параметра упрочнения судят об интенсивности процесса, которую контролируют в начальный момент упрочнения, а из соотношения градиентов указанной частоты в начальный и текущий моменты процесса - об интенсивности упрочнения (готовности) детали. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИМИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (В

Р1) В 24 С 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ, СССР. (21) 4359917/25-08 (22) 05.01.88 (46) 30.10,90. Бюл. У 40 (71) Производственное объединение

"Ленинградский з авод турбинных лопаток" им. 50-летия СССР (72) В.М.Ефимов, В.П.Колесник и Э,Р,Чаньппев (53) 621.924.9 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1159771, кл. В 24 С 1/00, 1983, (54) СПОСОВ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ДРОБЬЮ (57) Изобретение относится к механической обработке, в частности, к поверхностному упрочнению деталей потоИзобретение относится к механичес кой обработке, в частности к поверхностному упрочнению деталей потоком дроби.

Целью изобретения является повышение качества и упрощение контроля процесса упрочнения деталей.

На чертеже представлены усредненные по партии лопаток определенного типа зависимости от времени (t) уп-, рочнения отношения текущего (в процессе упрочнения) значения частоты (f) собственных колебаний к начальному (до упрочнения) значению частоты Еъ для двух различных значений интенсивности обработки (кривой 1 соотвествует нормальная интенсивность обработки, а кривой - 2 недостаточная).

Предложенный способ контроля основан на том, что при упрочнении детали.ком дроби. Цель изобретения — повышение качества и упрощение контроля процесса упрочнения деталей. Способ кон— троля процесса упрочнения деталей дробью включает фиксирование датчиком значений параметра упрочнения, в качестве которого выбирают градиент частоты собственных колебаний упрочняемой детали. По измеренным значениям параметра упрочнения судят об интенсивности процесса, которую контролируют в начальный момент упрочнения, а из соотношения градиентов указанной частоты в начальный и текущий моменты процесса — об интенсивности упрочнения (готовности) детали. 1 ил., 1 табл.. дробью, вследствие создания в поверхностном слое детали сжимающих напряжений, возрастает ее жесткость, что приводит к повышению частоты собственных колебаний детали, которая таким образом может служить мерой степени упрочнения поверхностного слоя детали. Были проведены эксперименты по измерению частот первой методы собственных колебаьый турбинных лог аток в процессе их ультразвукового упрочнения шариками.

Скорость изменения частоты (градиент) в начале упрочнения возрастает с ростом интенсивности и может служить ее мерой. Так, при нормальной интенсивности частота за первую минуту возрастает на 2,8Х, а при недостаточной - на 1, 27, Для об онх з начений интенсивности время достижений

1602718

100%-й сцлошности покрытия поверхностей лопаток совпадает с временем снижения градиента частоты собственных колебаний в 13-15 раз относитель5 но начального значения. 100%-я сплошность была достигнута за 300 с при нормальной интенсивности упрочнения и за 540 с при недостаточной, Сходные зависийости получены при исследовании 1ð других типов лопаток различающихся по материалу и геометрической форме, причем отношение градиента частоты в момент достижения 100Х-й сплошности .и начальному градиенту — величина, слабо зависящая от интенсивности для всех .типов лопаток. Таким образом, контроль градиента частоты может заменить контроль сплошности.

Частота собственных колебаний дета-gp ли может быть определена, например, путем измерения частотного спектра колебаний в ней, возбужденных удараMH шариков в процессе упрочнения, Спектр представляет собой набор уз- 25 ких полос, положения максимумов которых соответствует частотам различных мод собственных колебаний детали. По мере упрочнения детали максимумы по, лос спектра смещаются, Измеряя скорость смещения какой-либо конкретной полосы, можно определить интенсивность работы оборудования.и степень обработки.

Тарировка предлагаемого метода контроля может быть осуществлена, например, следующим образом.

Производят экспериментальную обработку нескольких образцов одного типа деталей, при этом для каждой детали 4р измеряют интенсивность по прогибу контрольных пластин, градиента частоты собственных колебаний деталей в начале процесса и скорость в момент до. стижения 100%-й сплошности покрытия поверхности деталей отпечатками от ударов шариков. По данным этой обработки определяют начальный градиент частоты, соответствующий необходимой интенсивности, и величину отношения начального гр адиента к градиенту, соответствующему достижению 100%-й сплошности. В дальнейшем по этим двум параметрам можно производить контроль интенсивности при каждом цикле работы оборудования и контроль завершенности процесса по упрочненности деталей.

Пример . В. эксперименте контролировался процесс и качество упрочнения пера рабочих лодаток 1-ой стуцени турбины ГТН-25. Тарировка способа контроля. заключается в определении границ диапазона изменения величин контролируемых нар аметров, соответст-. вующих границам диапазона оптимальных значений интенсивности потока дроби, что эквивалентно прогибу контрольных пластин (типа пластин Альмена) в ди.апазоне 0,37-0,46 мм.

Перед началом измерений был выс- тавлен режим работы устаноки, обеспечивающей интенсивность потока дроби, при которой прогиб контрольной плас,тины максимален из допустимого диапазона — 0,46 мм.

Аппаратурно в эксперименте процесс контроля и тарировки осуществлялся обеспечением акустического контакта упрочняемой лопатки, помещенной в рабочую камеру, с пьезоэлектрическим датчиком колебаний, сигнал от которого после усиления подавался на электрический полосовой фильтр, который отфильтровывал только колебания с частотами из диапазона собственных частот колебаний рабочей лопатки турбины первой ступени ГТН-25, а именно

650-850 Гц.

После включения установки и достижения стационарного потока дроби (через 2-3 с) регулярно, через 10-60 с производилось снятие показаний цифрового частотомера в течение всего времени упрочнения.

В таблице приведены полученные данные и рассчитанные средние скорости изменения частоты за каждый цикл измерения в процессе упрочнеьыя, Из данных таблицы следует, что в течение первых 35 с после начала уп- рочнения средняя скорость изменения (градиент) частоты собственных колебаний лопатки является величиной постоянной (в пределах погрешности измерений) и составляет (0,380+0,010) Гц/с.

Градиент частоты колебаний детапи па истечении времени необходимого (при данной интенсивности потока дроби) дпя достижения 100Х-й сплошности покрытия. поверхности детали отпечатками составляет 0,023+0,010 Гц/с.

Полученные значения контролируемых параметров для верхней границы допустимого диапазона их изменения совпадают с точностью до ошибки измере" ния с значениями, полученными для лопатки N 20/26. Аналогично для двух

Интер в ал

Градиент частоты эа

Иэ мене ни е частоты с

Измеренная частота коТекущее

Лопатвремени между замер ами частоты, с время упрочнения, с лебаний лопатки, Гц и ериод между замер ами, Гц/ с пр едыдуще-. го замера, Гц ка, Ф

724,0+0, 1

727,8

731,6

20/38 О

0,380+0 010

3,8+О,l

0,38

3,8

16027 лопаток (УФ 20/101 и 20/125) опреде" лены значения нижней границы допустимого диапазона изменений контролируемых параметров после установления режима работы установки с интенсивнос5 тью потока дроби, соответствующей минимальному допустимому прогибу пластины — 0,37 мм»

Величина градиента частоты колебаний лопаток в начальный (линейный) лев риод изменения частоты составила

0,240- 0,010 Гц/с при завершении процес са — О, 0 18+0, О 10 Гц/с, Окончатель««oIM этапом тарировки яви- 5 лось опреде««ение диапазона допустимых значений контролируемых параметров, обеспечивающих треоуемое качество у«рочнения рабочей лопатки турбины ступени ГТН-25: начальный градиент 20 собственной частоты колебаний детали при нормальной интенсивности потока дроби должен принадлежать диапазону

0,240-0,380 Гц/с; градиент собственной частоты колебаний детали. при до — 25 стижении 1007.— и сплошности покрытия поверхности отпечатками шариков должен принадлежать диапазону 0,0180,023 Гц/с; отношение приведенных допустимых значений контрольных пара- . 30 метров составляет в среднем 14 раз.

Используя полученные данные тарировки возможна организация производ— ственного контроля следующим образом: в течение первых 35 с после включения установки по частотоМеру определяется р азность э начений соб ственной частоты колебаний .лопатки через 10 с, что позволяет определить значение градиента частоты и принадлежность ее допусти- 40 мому диапазону значений; в случае, если значение градиента выходит из ди— апазона допустимых значений, процесс о ст анавливает ся и прои з водит ся у стр анение причин изменения интенсивности 45

18

6 потока дроби; при допустимых значениях градиента собственной частоты колебаний детали процесс, продолжается до снижения градиента частоты в 14 раэ, что соответствует увеличению измеряемой частоты на 0,1 Гц за время большее или равное 5 с, Предлагаемый способ позволяет определить в начале процесса недостаточную для упрочнения интенсивность пото— к а др о би, что поз в оля е т и с ключи т ь вь1пуск бракованных или недоупрочненных деталей в партии; обеспечить стабильные условия упрочнения отдельных деталей из партии за счет параметричес— кой связи интенсивности патока дроби и продолжительности процесса; отказаться от дзро«.".остоящих операцпй контроля интенсивности потока дроби по прогибу контрольных пластин Апьмена

H визуального контроля сплошностп отпечатков шариков на упрочне«шой поверхности детапи и др.; отказаться от дорогостоящей контрольной операции измерения собственных частот колебаний детапей, где этот контроль осуществляет, например, при производстве лопаток тур б о маши н.

Формул а и эобретепия

Способ контроля процесса упрочнепия деталей дробью, прп котором фиксируют параметр упрочненпя, а по нему судят об интенсивности процесса, о тли ч ающи и ся тем, что, сцелью повышения точности и упрощения кон— троля, в качестве параметра упрочнения выбирают градиент частоты собственных колебаний упрочняемой детали, которые определяют в начальный и текущий моменты процесса, а по соотношению упомянутых градиентов судят об интенсивности процесса упрочнения, I

1602718 !

Продолжение таблицы

3,8

0,38

3,6

0,36

3,1

10

0,31

0,29

l0

2,5

0,25

80. 10

1,9

0,19

10

0,19

120

5,5

4,0

150

180

Тб4,0

768,5

3,2

240

4,5

2,5

300

330

1,0

30

360

0 7

0,023

390

0,4

0,013

0,010

420.

0,3 х/к, f07

735,4

739,0

742,1

745,0

747,5

749,4

751,3 756,8

760, 8

771,0

772,0

772,7

773,0

773,4

З 4.

О, 183

0,133

0,106

0,075

0,041

0,033