Способ обработки стальных изделий

 

O П И С А Н И Е >985085

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соуп Советсник

Соцнаннстнчесинк республик (81) Дополнительное к авт. свнд-ву ! (22) Заявлено 18.03.81 (21) 3262432/22-02 (5 т ) Q. Кл.

С 21 9 7/02 с присоединением заявки М

) (23)Приоритет

5ЬвударстиеИ кююктвт

СССР ае делан юабрвтванй н аткумтв1 .

Опубликовано 30.12.82. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 06,01.83 (53) Уд К621. .787.4 (088.8) t

Ю, А. Янченко, В. Ф. Савельев, В. М. Сагалевйч,. ЕВИ!. .ЩффВт1тув, В, В, Нашивочников, Г.: Ю. Макушин, Н. М. 3à фА, П., Левт жоф

fggyPqg"g ФЯ 1 (72) Авторы изобретения

Научно-производственное обьединение "Энерг (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

1

Изобретение относится к машинострое нию, инструментальной промышленности и точного приборостроения и может най-. ти применение для стабилизации формы и размеров стальных изделий. Использование изобретения целесообразно в энер; гетическом машиностроении, где предъявляются повышенные требования к надежности работы оборудования и для этой цели проводятся мероприятия по снижению о напряжений, возникаютцих вследствие сварных операций, изменений размеров и форм . отдельных узлов в процессе хранения и экс1тлуатации.

Известен способ стабилизации формы чугунных отливок, при котором изделие подвергают одно- или многократным одноосным растягивающим статическим нагружениям, цревыщающим остаточные напряжения в 3-6 раэ при продолжительнос-.?0 ти цикла обработки 0,0002-0,075 ч (1)

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает постоянство (размеров иэделия, так как в струк2 туре сохраняются метастабильные фазы из-эа того, что одного статического рас-, тягиватощего напряжения для полного снятия тетрагональности мартенсита и распада остаточного аустенита недостаточно.

Известен способ обработки закаленных, сталей, в котором с целью отпуска и ускорения распада аустенита в изделиях во время ожуска создают внутренние напряжения сжатия в одном направлении (2 1.

Недостатками известного способа являются невозможность полностью устра нить нестабильность формы и размеров изделия, наведение дополнительных остаточных напряжений, невозможнос ть использования данного метода для ряда сталей, не допускающих нагрев до требуемых температур.

Наиболее близким по технической суптности и достигаемому результату к предлагаемому является способ уменьшения остаточных напряжений путем равномер ного всестороннего сжатия при высоком давлении без нагрева ГЗ ) .

3 йй5065 4. Недостаток известного способа состоит,. в том, что равномерное всестороннее сжатие стесняет развитие микропластических деформаций в материале, обуславливаемых сдвиговыми процессами и движением дислокаций, в связи с чем происходит неполное устранение остаточных напряжений в изделиях. При этом происходит неполная стабилизация метастабиль-, ных структурных составляющих, что в ко- ip нечном итоге не позволяет полночью стабилизировать геометрические формы и размеры металлических изделий во времени.

Цель изобретения - обеспечение стабилизации геометрических форм и размеров.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе обработки стальных изделий путем всестороннего сжатия, 2р сжатие в одном направлении осуществляют напряжениями, в 5-6 раз превышаюшими предел прочности материала, а сжатие в перпендикулярных плоскостяхнапряжениями, в 1,5-1,8 раз превышаюшими предел прочности.

В предлагаемом способе нагружение обьекта можно рассматривать как сумму всестороннего равномерного сжатия напряжениями, равными 1,5-1,8 5g, и 30 дополнительного сжатия в одном направлении напряжениями, равными 3,5-4,26 .

Приложенное, как бы дополнительное сжимающее напряжение высокого уровня,, позволяет достигнуть практически полно35

ro снижения остаточных напряжений, стабильности геометрических форм и размеров и, таким образом, почти полностью исключить последующую деформацию металлических изделий во времени.

При уровне максимальных напряжений менее (5-6)6 материала на сжатие эффект снижения остаточных напряжений первого рода и устранение структуры остаточного аустенита недостаточен, так

45 как для полного протекания пластических деформаций дислокационного характера требуется определенная энергия активации. Для этого необходимо приложение сжимающих напряжений порядка (5-6) 5>

50 на сжатие. Приложение меньших по величине напряжений не обеспечивает полноты эффектов, а больших - энергетически не выгодно. Приложение лишь одних од-. ноосных сжимающих напряжений такого уровня приведет к разрушению изделий.

Для большинства металлов коэффициент Пуассона равен 0,3, следовательно, во избежание разрушения одновременно с основными напряжениями в радцальном направлении следует приложить сжимаю щие напряжения по величине равные

0,3(5-6) в, т.е. (1,5-1,8)6g . Время обработки стальных изделий должно быть достаточным для полного протекания пластических деформаций.

Пример . Испытываемые образцы представляют собой валы диаметром

5 мм и длиной 350 мм из материалов

Ст. 3 и 25ХГСА. Валы изготавливаются точением и шлифованием, в результате чего уровень осевых остато фых напряжений первого рода в поверхйостных, наклепанных в процессе обработки, .:лаях для указанных материалов составляют

25 кг/мм и 140 кг/мм соответственно. Образцы испытываются по предлагаемому и известному способам.

При испьгганиях по известному способу давление всестороннего сжатия изменяется от 0 до 200 кг/мм .

При изменении давления от 100 до

200. кг/мм дальнейшее увеличение положительного эффекта обработки не наблюдается, поэтому давление большее

200 кгСмм не используется.

При испытаниях по предлагаемому способу образцы вставляются в.отверстие жесткой матрицы гидравлического пресса с нулевым зазором. Такая посадка осуществляется подбором требуемого размера диаметра валика. Осевая нагрузка создается гидравлическим прессом, радиальная - за счет возникаюших усилий со стороны внутреннего диаметра жесткой матрицы.

Сравнительные результаты испьгганий образцов по предлагаемому и известному способу приведены в таблице.

200

0,2

0,2

660

Ст. 3

25XFCA

Предлагаемый

Продолжение таблицы напряжение, кг/мм

Удлинение, мкм

Материал

Способ обработки осевое радиальное

8...12

Ст. 3

25ХГСА

200

200

Известный

200

200

18... 25

Составитель И. Липгарт

Редактор Е. Кинив Техред И.Гайду Корректор М. Шароши, Заказ 10088/34 Тираж f87 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из,приведенных данных, видно, что предлагаемый способ обработки обеспечивает практически полную стабилизацию геометрии стальных иэделий.

Использование предлагаемого способа обработки стальных изделий обеспечивает по сравнению с известным заключающимся в приложении к изделию знакопеременных нагрузок, следующие преимущества: снижение трудоемкости реализации обработки и себестоимости изделий за счет исключения дорогостоящего оборудования, сокращения длительности процесса стабилизапии и увеличения долговечности изделия, так как в этом способе отсутствует накопление повреждаемости за счет циклических нагрузок.

Применение предлагаемого способа в приборостроении при изготовлении осивтулки гидроскопов обеспечивает экономический эффект в размере 200 тыс.руб. в год.

Формула изобретения

Способ обработки стальных изделий путем всестороннего сжатия, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения стабилизации геометрических форм и размеров, сжатие в одном капрал .

2 ленин осуществляют напряжениями, в 56 раэ превышающими предел прочности материала, а сжатие в перпендикулярных плоскостях — напряжениями, в 1,5-1,8 раз превышающими предел прочности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 28011, кл. С 21 Q 7/10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 54398, кл. С 21 D 1/78, 1937.

3. Патент Японии № 15915 кл. 12 С 4. заявлен 03.09.60, опублик. 06.10.62.