Способ упрочнения металлических изделий

 

Мспол ьзовдние:,изобретение бтносйтёя к машинбстроенйй. Сущность: изделия .пеЈ & Ј-Ш ;: $ : - . : - .:, . ;- --v:.V ред эксплуатацией тренируют нагрузкой, увеличивающейся от цикла к ив «саж- ; дом цикле равной 0,8-0,9 величины предела микрртекучести, достигнутого в предыдущем цикле упрочнения, причем тренировку прекращают при стабилизации предела микротёкучестй с заданным допуском. Для определений достигнутых пределов микрр- Тёкучеети после каждого цикла упрочнения Используют образцы, идентичные изделию. . Причем для первого образца :определя от предел микротёкучести, а каждый последу ющий К-й образец упрочняют (К-1) раз, пд/ слё чего Для него определяют достигнутый . предел микротёкучестй. 1;.з.п.,.3 ил„ 2 : таблу- :.-,-: .:; ЧУ:/. . - . - .. ...-.. :-:-, :; -:: -/ . : ,

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s С 21 0 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г

К ПАТЕ ЙТУ ияч

Изобретениеотйоситсякмашинострое- -:.-"-:,К недостаткам указанных способов. нию; в частнОсги к способУ УгпРочнегниЯ ме-: можноотнести невозМожностигйхиСпельЗо-. таллических изделий, и может быть . вания для упрочнения изделий типа чувстиспользовано"для повышения долговечно- .::-. вительных,элементов,. работающих при сти и ресурса изделий, условия йспдользова-..,напряжениях ниже предела микротекучести ния которых требуют чисто упругого . в зоне упругихдеформаций, поведения.при циклических-нагрузках(рас-::-:..:Наиболее близкйм к изобретению-по Ф, тяжение, изгиб, кручение и их комбинация) . аналогии воздействия на изделие следует О

Известны способы повышения срока . отнести сппособ угптрочненйя сгальных дета- 4) службы деталей из металлов и сплавов тре-.: . лей..Согласно данному способу к деталям, . О» нировкой циклическими нагрузками при на-. ::: работающим при циклических знакопосто.пряжейиях ниже предела усталости с: . янннх нагрузках, в направлении .рабочей )р„ промежуточными отдыхами, облегчающими нагрузки периодйчески прикладывают уппрохождения в металле деформационного:: рочняющую нагрузку величиной 0,7-0,9 от старения, а также тренировкой циклически- разрушающей и последугющую загрузку до ми нагрузками выше предела усталости с -..нуля. последующими отдыхами, которые прово-: Указанный способ обладает теми же не- . дят в течение 5-10 раз, что несколько умень- .: достатками, что и предыдущие, Поскольку шает время циклической тренировки, но. упрочняющая нагрузка лежит значительно снижает в результате эффект повышения вышепределамикротекучести,товпроцесдемпфирук)щей способности материала. се тренировки происходит накопление оста1 (21) 487.1970/02 (22) 05.10.90 (46) 07;02;93, Бюл.. М 5 (71) .Тульский политехнический институт (72) Д.М.Левин и А.Н;Чуканов (73) Тульский политехнический институт (56) Авторское. свидетельство СССР

M 443920, кл. С 21 О 7/02, 1972. . Авторское свидетельство СССР

М 172865, кл, С 21 О 7/02,.1963.

Авторское свидетельство СССР

N..1039972. Кл. С 21 0 7/02, 1982. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕ-.

СКИХ ИЗДЕЛИЙ . (57) Использование;. изобретение относится к машиностроению. Сущность: изделия,пе 2 ред эксплуатацией. тренируют йагрузкой, увеличивающейся от цикла к циклу и в каждом цикле равной 0,8-0,9 величины предела микротекучести, достигнутого в предйдущем цикле упрочнения, причем тренировку прекращают при стабилизации предела микротекучести с заданным допуском. Для ойределенйя достигнутых пределов микро- текучести после каждого цикла упрочиенияя используют образцы, идентичные изделию.

Причем для первого обрвзца.определяют предел микротекучести,.а каждый последу-ющий К-й образец упрочняат (К-1) раз. йбсле. чего для него определяют достигнутый предел мйкротекучести. 1 з.п.ф-лы, 3 ил„2 табл.

1794096 точной деформации в материале изделия и его формоизменение, Исходное изменение формы (размеров) изделия и возможная релаксация остаточной деформации .в ходе эксплуатации не позволяют использовать указанный способ упрочнения для чувствительных упругих элементов, эксплуатируемых в области упругих деформаций.

Целью изобретения является повышение эффекта упрочнения готового изделия, 10 а также увеличение рабочего диапазона изделий, эксплуатируемых при напряжениях ниже предела микротекучести в области упругих деформаций, за счет увеличения .. предела микротекучести. 15

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе упрочнения металлических изделий, заключающемся в циклическом приложении упрочняющей нагрузки.и последующей разгрузке до нуля, для каждо- 20 го типа изделия предварительно Hà его образцах (идентичных изделию) определяют оптимальное число циклов после каждого цикла упрочняющей нагрузки, после чего упрочняемые изделия перед эксплуатацией 25 тренируют оптимальным числом циклов нагрузкой, увеличивающейся от цикла к циклу и в каждом цикле равной 0,8-0,9 величины ранее определенного предела микротекучести, достигнутого в предыдущем цикле уп- З0 рочнения.

Также предлагается способ определения оптимального числа циклов упрочняющей нагрузки и достигнутого предела микротекучести после каждого цикла упроч- З5 няющей нагрузки, согласно которому для первого образца изделия определяют предел микротекучести, а каждый последующий К-й образец изделия предварительно нагружают (К-1) раз нагрузкой, увеличиваю- 40 щейся от цикла к циклу. В каждом цикле величина нагрузки выбирается равной

0,8...0,9 величины достигнутого предела микротекучести ранее определенного для образца, номер которого равен номеру цик- 45 ла нагрузки, после чего определяют достиг- . нутый предел микротекучести для данного образца. Оптимальное число циклов нагрузки определяют по стабилизации достигнутого предела микротекучести с заданным 50 допуском по крайней мере. при трех предварительных нагрузках, На фиг. 1 представлены схемы нагружения и последовательности определения достигнутых пределов микротекучести на 55 образцах изделия; на фиг. 2 — схема нагружений при тренировке изделий; на фиг, 3— график прироста и стабилизации предела микротвкучести от числа циклов тренировки для изделий из различных материалов.

Способ упрочнения металлических изделий осуществляют следующим образом.

Предварительно на образцах иэделия определяют пределы микротекучести, достигнутые после каждого цикла упрочнения, Порядковый номер на фиг. 1 указывает номер образца (К), который подвергают указанной схеме нагружения, Для первого образца (К-1) нагрузку прикладывают превышающую предел микротекучести о,1 для его выявления и фиксации (фиг. 1, а), Второй образец нагружают нагрузкой

0,8...0,9 о,i, предела микротекучести определенного для первого образца. Нижний предел указанного диапазона упрочняющей нагрузки (0,8 o<») выбирается исходя иэ максимального обеспечения эффекта упрочнения после цикла "нагрузка-разгрузка".

Выбор упрочняющей нагрузки ниже указанного диапазона снижает эффект упрочнения. Верхний предел упрочняющей нагрузки (0,9 cr мт1) гарантирует от накопления остаточной деформации (от геометрической нестабильности).. Второй образец разгружают до нуля, после чего для него определяют предел микротекучести, достигнутый после одного цикла тренировки, путем приложения нагрузки выше предела микротекучести (фиг. 1,б), Третий образец предварительно нагружают и разгружают до нуля нагрузки вначале0,8...0,9 о»1, затем 0,8...0,9 0 < z, после чего для него определяют достигнутый предел микротекучести после двух циклов тренировки (фиг. 1,в).

Четвертый образец последовательно нагружают и разгружают до нуля нагрузками

0,8...0,9 0 мт1,0,8„,0.9 0 мт2,0,8...0,90 мтэ и для него определяют предел микротекучести после трех циклов тренировки (фиг.1,д). . Те же операции проводят и .на пятом образце, определяя достигнутый предел микратекучести после четырех циклов тренировки (фиг. 1,f).

Из приведенных схем нагружения видно, pro 0 мт = о ьпн, т.е. наблюдается стабилизация достигнутого значения предела микротекучеСти при числе циклов тренироакй больше четырех. Дальнейшее приложение упрочняющей нагрузки нецелесообразно и оптимальное число циклов упрочнения для данного изделия составит четыре.

После окончания предварительных испытаний на образцах изделия и определениях с их помощь о оптимального числа циклов и значения достигнутого предела микротекучести после каждого цикла упрочнения переходят к упрочнению самих изде 1794096 лий (фиг. 2), при этом каждое изделие подвергают циклическому нагружению с последующей разгрузкой четыре раза, причем максимальную нагрузку увеличивают от цикла к циклу и в каждом цикле выбирают равной соответственно:

1 — 0,8...0,9 Омт1

2 — 0,8...0,9 0 мт2

3 — 0,8...0,9 О мтз

4 — 0,8...0,9 0 мт4

Пример, flo предлагаемому способу проводили упрочнение изделий типа торсионэ цилиндрической формы d = 1,0 мм, I 60 мм. Упрочнение проводили циклическим скручиванием.

При этом исследовали эффект упрочнения для изделия из различных материалов: меди МООК (ГОСТ 859 — 79) и ее сплавов, БрА5; БрА7 (ГОСТ 18175 — 78), бериллий, эксйериментальные сплавы — Ni — Al (2% At) и 2

Fe — С (0,01% C), Fe — С вЂ” В (C = 0,01.%, В =

0,03%).

Все изделия из сплавов подвергали отжигу при 700 С в течение 1 ч с последующей деформацией волочением г = 9% и далее отжигу в течение 1 ч при 600 С.

Скорость деформирования при упрочнении составила 5 10 С . Для каждого образца изделия были проведены вышеописанные манипуляции по определе-. нию достигнутых пределов микротекучести . после каждого цикла упрочнения, Результаты приведены в табл.1.

Исходя из полученных результатов, для каждого эксплуатируемого изделия были . рекомендованы следующие режимы трени-. ровок, приведенные в табл,2..

Для.сравнения были проведены тренировки изделий из бронзы БрА5 и БрА7 нагрузкой 0,5 а мт1 от величины предела микротекучести исходного состояния изделий. При этом число циклов упрочнения взяли заведомо большим оптимального и равным де5 сяти, Было получено упрочнение, величина которого лежала в пределах 2...5 МПа. . В другом случае для тех же изделий при трейировке восьмью циклами нагрузкой, превышающей предел микротекучести и

10 равной 1,2 стмт, уже после третьего цикла нагружения фиксировали наличие пластической деформации изделия y = 5 10, исчезающее в течение 0,5 ч. Вследствие этого

50...470% от исходного, при оптимальном

25 числе циклов упрочняющей нагрузки в пре30

35 кроме того, ведет к увеличению зоны упругих деформаций эксплуатируемых изделий, 40

Формула изобретения

1. Способ упрочнения металлических изделий, преимущественно эксплуатируемых в области упругих деформаций при напряжениях ниже предела текучести, включающий циклическое приложение упрочняющей нагрузки и последующую разгрузку до нуля, отличающийся тем, что, с целью повышения эффекта упрочнения за счет увеличения предела микротекучести, предварительно к образцам прикладывают знакопостоянную циклическую нагрузку с усилием, увеличивающимся от цикла к циклу, определяют предел микротекучести поупругий элемент считали неработоспособным. Аналогичные результаты были получены для всех исследованных материалов.

Использование же предложенного способа позволило повысить предел микротекучести всех упрочняемых материалов, относящихся к различным кристаллографическим системам (ОЦК, ГЦК, ГПУ). При атом величина прироста упрочнения лежала в пределах от 11 до 38 МПэ, ч.го составляет делах 5...9 циклов (табл. 2), Повышение предела мйкротекучести несомненно ведет к увеличению ресурса (долговечности) работы изделий типа чувствительных упругих элементов, для кОторых предел микротекучести (или сопротивление микротекучести) является одной из основных характеристик работоспособности, и т.е. увеличению их рабочей зоны, что позволяет расширить область применения. сле каждого цикла упрочняющей нагрузки, после чего упрочняемые изделия тренируют оптимальным числом циклов нагрузкой, óâeличивающейся от цикла к циклу и в кажем цикле равной 0,8-0,9 величины предела микротекучести, достигнутого в предыдущем цикле упрочнения, 2. Способ по и. 1,.отличающийся тем, что для определения предела микротекучести, достигнутого после каждого цикла упрочнения, и оптимального числа циклов упрочняющей нагрузки для первого образца иэделия определяют предел микротекучести, а каждый последующий К-й образец из1794096

T . :: . 8 делия йредварительйо циклически нагру- нагрузки, после чего определяют достигнужают(К-1) раз нагрузкой, увеличивающейся тый предел микротекучести для "заданного от цикла к циклу и в каждом цикле равной образца:, причем оптимальное число циклов

0,8-0,9величины достигнутого пределамик-:, упрочняющей нагрузки определяют по старотекучестй, ранее определенного для об-. билизации предела микротекучестй при ро разца, номер которого равен номеру цикла сте числа циклов йагрузки.

Таблица.1

1794096

20 ф - < .S ф 5 6 ф Я с- ф га

Фца. 2

Составитель Д.Левин

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор М.Демчик

Заказ 525 " :... Тираж:, -... : . .: ." - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по йзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

dl Я9 мг у о S „., о 6„ „

p t о уб г от. о,дЬ

1794096

S», 40