Способ поверхностного упрочнения изделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ («) 777072

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.12.78 (21) 2692232/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (51) М. Кл.з

С 21 D 7/06

Государственный комитет (53) УДК 621.787.06 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. В. Горюшин, В. И. Кисин, И. В. Приставко, Г. И. Прокопенко и В. К. Седунов

Московский трижды ордена Ленина, ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени автомобильный завод им. И. А. Лихачева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ

Изобретение касается обработки металлов и сплавов наклепом. Оно может быть использовано для упрочнения поверхности готовых изделий.

Известен способ поверхностного упрочнения, заключающийся в колебании деформирующего элемента, например шарика, с излучателем колебаний в виде ультразвукового привода с частотой колебаний 18—

25 кГц.

Известен способ, по которому деформирующий элемент (шарик) с излучателем колебаний прижимают к обрабатываемой поверхности с силой Гст=10 — 20 кг. Шарик жестко закреплен с излучателем, колеблющемся с частотой 20 кГц. Колебания шарика упрочняют обрабатываемую поверхность.

Однако долговечность и износостойкость металлических изделий, обработанных известным способом, недостаточная. Кроме того, такой способ упрочнения трудно использовать при поверхностной обработке изделий сложного профиля, так как сила прижима при этом не будет величиной постоянной, а на малогабаритных металлических изделиях возникают интенсивные вибрации и деформации, которые приводят к браку металлических изделий.

Целью изобретения является повышение долговечности обрабатываемых изделий и их износостойкости.

Указанная цель достигается за счет того, что по известному способу поверхностного упрочнения металлических изделий путем колебаний деформирующего элемента сизлучателем между деформирующим элементом и обрабатываемой поверхностью создают зазор, равный 0,05 — 0,25 D, где D— диаметр деформирующего элемента (шарика).

Проводили поверхностное упрочнение полуоси легкового автомобиля. Деформирующий элемент — шарик весом 20 г при15 жимали к излучателю типа ПМС-15А-18 с силой Г=1 кг (Г=З вЂ” 5 mg; где т — масса шарика, g — ускорение свободного падения=5 0,02)(9,8=1,0). Зазор между деформирующим шариком и обрабатываемой поверхностью полуоси составлял 0,1 D. Излучатель колебался с частотой 20 кГц.

Время обработки каждой полуоси составляло 10 мин. Параллельно производили поверхностное упрочнение полуоси по известному способу. Шарик, жестко закрепленный с излучателем колебаний, прижимали к обрабатываемой поверхности полуоси с силой 15 кг и колебали с частотой 20 кц в течение 10 мин. Упрочненные такими

30 способами полуоси были испытаны на уста777072

Таблица 1

Число циклов

Максимальный крутящий момент, кгм цо предложенному способу по прототипу

420 000

600 000

250 000

290 000

12 000

9 000 250 250 300

+ 300 400

400

10 000 000 без разр.

10 000 000

10 058 500

10 000 000

1 713 200

6 399 200

Таблица 2

Потери веса, г.10 4

Нагрузка на образец, кг по предлагаемому сцособу по прототипу

28

107

17

41

23

39

72

5

5

41

64

79

111

139

5

24

61

11

27

43 лостном стенде фирмы «Шенк». Изгибающий знакопеременный крутящий момент подавали от 250 до 400 кгм.

Результаты сравнительных испытаний легковых полуосей обработанных двумя способами представлены в табл. 1.

Сравнительный анализ результатов показал, что полуоси, обработанные по предложенному способу, более чем в 4 раза долговечнее, чем по прототипу. Износостойкость определяли на образцах, вырезанных из полуосей. Испытание проводили на испытательной машине МИ-1М. Замер потерь веса осуществляли после каждых 10000 циклов.

Результаты испытания образцов на износ, вырезанных из полуосей легкого автомобиля ЗИЛ-114, приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что износостойкость возросла более чем на 40% по сравнению с прототипом.

Величина создаваемого наклепа, определяющего упрочнение, выше при наличии

50 зазора, нежели без него, за счет того, что деформирующий элемент обладает добавочной компонентой кинетической энергии за счет наличия момента инерции, которая пропорциональна половине произведения массы деформирующего элемента на квадрат его скорости. Эта компонента кинетической энергии отсутствует при упрочнении по ранее известному методу.

Выбор величины зазора 0,05 — 0,25 D между деформирующим элементом и упрочняемой деталью обусловлен оптимальными условиями отскока шарика от поверхности детали и возвращения его к излучателю для получения дополнительного (очередного, последующего) импульса.

Легковое производство на ЗИЛе относится к малосерийному. Опробование данного способа поверхностного упрочнения металлических изделий осуществляли на кронштейне насоса гидроусилителя руля автомобиля ЗИЛ-130. Упрочнение проводили при аналогичных параметрах. Средняя долговечность, при одинаковых уровнях нагрузки на кронштейнах, упрочненных предлагаемым способом металлических изделий в 2 — 3 раза выше, чем по прототипу, При годовом выпуске 251238 шт. упрочненных по предлагаемому способу поверхностного упрочнения металлических изделий кронштейнов насоса гидроусилителя руля (130 †34072) (принято по расчету

Б,Э.А.О.П.П.) годовое снижение трудоемкости текущего ремонта в эксплуатации составит: 2 чел./ч)(25/238 шт. = 502476 чел/ч.

При 3-ем разряде работ экономия в эксплуатации составит 502476X0,54— — 53,9 руб. = 270834 руб/год. По данным бюро экономического анализа О.П.П. внедрение способа поверхностного упрочнения кронштейнов насоса гидроусилителя руля обусловит увеличение текущих затрат в производстве на 5786 руб/год, кроме того, потребуются дополнительные капиталовложения в размере 15000 руб. Экономия в народном хозяйстве при внедрении способа поверхностного упрочнения металлических изделий составит, Э. н. х.=270834—

5678 вЂ,12+15000=263356 руб/год.

Формула изобретения

Способ поверхностного упрочнения изделий колебанием деформирующего элемента с излучателем, отличающийся тем,что, с целью повышения долговечности изделий и увеличения их износостойкости, между обрабатываемой поверхностью изделия и деформирующим элементом, создают зазор, равный 0,05 — 0,25 D, где D — диаметр деформирующего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

777072

Составитель А. Денисова

Корректор Н. Федорова

Техред И. Пенчко

Редактор Л. Ушакова

Заказ 2708/11 Изд. Ме 584 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1. Вестник машиностроения М 6,1968 r., Физика металлов и металловедение, т. 35, 1973, с, 1199.

2. «Вестник машиностроения», Мо 11, 1966, с. 52,