Технология статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием

способ упрочнения поверхности деталей машин и инструментов ударными импульсами (патент РФ № 2098259)

Статико-импульсная обработка (СИО) рекомендуется для упрочнения ответственных деталей, имеющих глубину несущего слоя до 10 мм и более, работающих в условиях усталостного износа.

СИО могут быть упрочнены плоские, цилиндрические, а также сложнопрофильные поверхности деталей машин (зубья, шлицы, винтовые поверхности и т.д.). СИО может быть использована для формообразования и калибрования резьб и шлицев.

Возможно упрочнение предварительно закаленных деталей.

СИО позволяет варьировать в широких пределах степень и глубину упрочнения. Может быть получен практически равномерно упрочненный слой глубиной до 10 мм со степенью упрочнения до 250…300 %.

Шероховатость поверхности, упрочненной СИО, может быть понижена в 6 раз.

Общие сведения

Создание на поверхности наклепанного слоя с высокой твердостью, требуемой шероховатостью и сжимающими напряжениями, увеличивающими сопротивление усталостному износу, позволяет повышать долговечность и несущую способность деталей машин. При этом упрочненная область плавно переходит в не упрочненную, что исключает отслоение.

СИО является новым видом обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД), отличающимся способом подвода энергии в зону деформации. Пластическая деформация металла осуществляется управляемым импульсным воздействием, сообщаемым ударной системой боек-волновод статически нагруженному инструменту. Использование предударного статического поджатия инструмента к обрабатываемой поверхности позволяет увеличить ее площадь контакта с инструментом, способствуя уменьшению искажений передаваемого ударного импульса и уменьшая потери энергии удара.

На результаты СИО большое влияние оказывает форма ударного импульса, формирующегося в пятне контакта инструмента и заготовки. Известно, что при ударном нагружении поверхности посредством системы боек-волновод в пятне контакта формируется импульс силы деформирования с головной и хвостовой частью. Образование головной части импульса происходит за счет первичной волны сжатия, генерируемой в волноводе при ударе по нему бойком, хвостовой - за счет отраженных волн деформации. При обычных условиях нагружения внедрение инструмента, сопровождаемое интенсивной упругопластической деформацией обрабатываемого материала, происходит во время действия головного импульса, имеющего значительно большую амплитуду, а энергия хвостовой части, которая составляет до 20-80 % всей энергии ударного импульса практически не используется (рис. 1).

Импульс при упрочнении стали методом СИО ППД (наклепом) (1 кБ)

Рис. 1. Форма импульсов при ударе:

1 - непосредственно шаром,
2 - торцем цилиндрического стержня,
3 - через систему боек-волновод,
4 - по инструменту (шару) через систему боек-волновод

Исследования показали, что целесообразно удерживать инструмент в контакте с обрабатываемой поверхностью в течение некоторого времени, превышающего продолжительность ударного импульса. Такой способ нагружения позволяет использовать для совершения полезной работы энергию не только головной части импульса, но и отраженных волн деформации. Этот процесс реализуется посредством разработанного гидравлического генератора механических импульсов (ГМИ).

Технология упрочнения СИО включает следующие этапы: предварительное статическое и последующее периодическое импульсное нагружение инструмента. Применение статических методов ППД (например, выглаживание или накатывание при значительных статических нагрузках до 250 кН), часто не рационально, из-за большой энергоемкости, в то время как аналогичное по эффективности силовое воздействие может быть получено при реализации СИО, но с меньшими энергетическими затратами.

Таким образом, преимуществами СИО перед другими способами ППД является малая энергоемкость, высокий коэффициент передачи энергии упрочняемой поверхности, возможность воздействия на упрочняемую поверхность управляемым импульсом, компактность устройства для упрочнения, возможность установки его на металлообрабатывающее оборудование.

технические параметры СИО

Энергия удара - до 400 Дж;
Усилие предварительного статического поджатия инструмента к обрабатываемой поверхности - до 40 кН;
Форма деформирующего инструмента:
- шар;
- ролик (дисковый, стержневой);
- фасонный.
- специальный

Адрес для запроса документации и справок: 602200 г. Муром, Владимирская обл.,

МИ ВлГУ, ул. Орловская, 23. Факс: (09234) 2-28-85; E-mail: ppdsio@narod.ru