Способ поверхностного упрочнения

 

О CM Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

, 768261 ТОМСКОМУ CW@ET Л СТ У (6l ) Дополнительное к авт. с вид-ву— (22) Заи влено10.07. 78 (2 l ) 2 641 1 83/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпубликовано15.12.82. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 05.01.83 (51)м. Кл.

С 21 0 7/06

3Ъеудврстесеый комитет

СССР

60 делам изобретений и открытий (53) УДК 621.787, .4 (088. 8) (72) Автор изобретения

С. А. Букатый

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. акад. С. П. Королева (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ

: Изобретение относится к области Машиностроения и может быть использовано-. цля устранения коробления и повышения усталостной прочности деталей поверхностным плас тическим деформированием.

Известны способы поверхностного упрочнения деталей стальной дробью или шариками, которым сообщается кинетическая энергия струей сжатого воздуха, жидкости или ультразвуковым полем (1)Ä

Недостатком известных способов уп- tO рочнения является коробление деталей, подвергнутых такой обработке.

Известен также способ, по которому упрочнение деталей производится в закрытом обьеме (камере) струей рабочей смеси, при этом для обеспечения равномерности обработки деталь перемещают относительно потока дроби и сообщают ей вращательное движение с постоянной угловой скоростью (2 ) .

Однако тонкостенйые детали с несимметричным профилем поперечного сечения, какими являются лопатки турбома2 шин, при равномерном упрочнении претерпевают значительные деформации (коробление), заключающиеся в прогибе в сторону выпуклой стороны. Это происходит or действия остаточных напряжений, появялющихся в тонком поверхностном слое лопаток после упрочняющей обработки. Кроме того, в процессе упрочнения вращающейся лопатки, когда угол между плоскостью лопатки и направлением потока дроби менее 45о, происходит значительный расклеп кромок, а наклеп поверхностей лопатки (выпуклойспинки и вогнутой - корыте) в это время производится неэффективно, что приводит к увеличению времени на операцию упрочнения.

Белью изобретения является исключение коробления лопаток.

Эта цель достигается тем, что сна; чала упрочнятот одну сторону лопатки и измеряют получаемый ею прогиб, затем в зависимости от величины прогиба onУстановка состоит из рабочей кам:— ры 1 со стальной дробью, эжекторных сопл 2 для подачи жидкости под давлением, вентильного крана 3 и манометра 4, служащих для регулирования давления жидкости в соплах, привода 5 и приводного вала 6, HB котором укрепляется упрочняемая лопатка 7. При включенич установки привод 5 сообщает валу

30 6, и, следовательно, лопатке 7 возвратнопостуаательное в осевом направлении и возвратно-вращательное с наибольшим углом поворота + ot движения. Необходимое давление жидкости в соплах устанавливает15 ся при помощи вентильного крана 3 и манометра 4.

Для устранения деформаций выпуклая сторона (спинка) лопатки должна обрабатываться с большей интенсивностью, чем

20 вогнутая (корыто}. Поэтому сначала обрабатывают корыто лопатки на режиме, обеспечивающем достаточное упрочнение.

При этом лопатка деформируется (прогибается)всторону спинки на величину Е .

25 Затем спинку обрабатывают на более ин. тенсивном режиме, т,е. йри таких параметрах процесса упрочнения, в данном случае давление жидкости или воздуха, чтобы прогиб Ф был устранен. Величина

Р определяется по зависимости Р =F(f) !

I которая находится предварительно с помощью экспериментальных лопаток.

Для этого экспериментальные лопатки упрочняются со стороны спинки при различных по величине параметрах P u

35 затем измеряются получаемые ими прогибы Я . На основе полученных данных строится график зависимости P = F (f ) (см. фиг. 3). Такая зависимость должна быть заранее построена для каждого

40 типа лопаток.

По предлагаемому способу производилось гидродробеструйное упрочнение лопа-. ток первой и третьей ступеней направляющего аппарата из материала ВТ=20. Сна45 чала лопатки обрабатывались с вогнутой стороны при давлении P = 2,5 кгс/мм в течение = 5 мин при наибольших

yraax e(.= +35 со скоростью 20 циклов вращения в минуту. Наблюдаемые при

50 этом величины прогибов в сторону выпуклой стороны составили для лопаток первый ступени f = 5-8 мм, для лопаток третьей ступени F = 4 — 7 мм. Измерение про1 ибов производилось при

55 консольном креплении лопаток индикаторами часового типа с ценой деления

0 01 мм. Величины давлений Р, необходимые для у=транения этих прогибов, 3 768 ределяют по предварительно построенной зависимости Р = I= (f ), где . Р— величина определяемого параметра процесса упрочнения; — величина деформации лопатки после обработки одно" cropo i

- знак функциональной зависимости Р от f, величину усилия для обработки другой стороны, например давление жидкости или воздуха, после чего упрочняют другую сторону лопатки, В процессе .обработки каждой стороны лопатке придают в потоке дроби возврагно-вращательное движение относительно своей продольной оси, при этом-угол поворота не превышает +45 от нейтрального положения, когда плоскость лопатки перпендикулярна к направлению движения потока дроби.

На фиг. 1 показаны фазы вращения упрочняемой детали, на фиг. 2 — схема бробеструйной установки, на которой может быть реализован предлагаемый способ; на фиг. 3 — график зависимости

Р = F (Ю }; на фиг. 4 — номограмма для определения параметров процесса упрочнения.

Благодаря раздельности упрочнения выпуклая и вогнутая стороны лопатки могут упрочняться с различной интенсивностью и тем самым достигается устранение коробления. Возможность поочередной обработки сторон лопатки обеспечивается устранением ее вращения с постоянной угловой скоростью. Однако для улучшения условий упрочнения кромок лопатке возвратно-вращательное движение относительно продольной оси с ограниченным углом поворота с(, or нейтрального положения, в котором плоскость лопатки перепендикулярна к направлению движения потока дроби. При этом за счет исключения фаз вращения, показанных на фиг. 1 (заштрихованные области, стрел"КИНГ"показайо направление движения потока дроби), в, .два раза уменьшается o6mee время операции упрочнения и значительна уменьшается расклеп радиусной части кромок: заусенцы и завальцовка кромок отсугс гВЯот, наблюдаются лишь незначительные неровности, удаление которых практически не измейяет радиуса закруг. ления кромок и величину хорды лопатки.

Предлагаемый способ упрочнения может быть осуществлен, например,на гид,родробеструйной установке.

2М 4

5 7682 определялись при и омоши номограммы (см. фиг. 4), разработанной на основе вышеуказанной теории деформирования лопаток и экспериментальных исследований. Обработка второй стороны производилась тоже в течение 4 = 5 мин, следовательно, общее время операции упрочнения составило = 10 мин. При допуске на деформации fщ = + 0,8 м (здесь " + " — прогиб в сторону выпук- 10 лой стороны, " — " — прогиб в сторону вогнутой стороны) распределение початок обеих ступеней по прогибам было следуюшим:

8 0,8 мм +85% 1s

< 0,8 — 1,1 мм -1 5%

Наблюдаемые незначительные превышения допуска объясняются нестабильностью технологических процессов изготовления .лопаток и исправляются повторной 2о обработкой в течение = 1-2 мин, Усталостные испытания показали, что предел выносливости лопаток, обработанных по предлагаемому способу, по сравнению с известным не понижается. 25 .Формула изобретения

1. Способ поверхностного упрочнеI ния лопаток турбомашин, включающий

61 0 обработку обеих сторон пластической деформацией, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью исключения коробления лопаток, сначала упрочняют одну сторону лопатки и по величине полученного прогиба определяют усилие, необходимое для обработки другой стороны лопатки, после чего проводят ее упрочнение.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что пластическую деформацию каждой стороны лопатки осуществляют дробью, а лопатке в потоке дроби придают возвратно-врашательное относительно своей продольной оси, при этом угол поворота не превышает 445о

or исходного положения, при котором плоскость лопатки перпендикулярна к направлению движения потока дроби.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 185358, кл. С 21 3 7/06, 1965.

2. Семенченко И. В. и Мирер Я. Г.

Повышение надежности лопаток газотурбинных двигателей. — М., Машиностроение, 1977, с. 146-147.