Электрогидроимпульсная упрочняющая обработка

ки улучшает показатели шероховатости, в данном случае наблюдается уменьшение параметра Ра с 3,4 до 2,65 мкм.

На рис. 11, а и рис. 11, б показаны результаты второго этапа экспериментов связанных с продолжительностью обработки по времени и без дополнительного силового воздействия на АДС.

Расположенные развертки плоскостей на графиках (АДС2 - рис. 11, а, АДС1 - рис. 11, б) по вертикали вниз соответствуют времени обработки 2; 4; 6 и 8 минут. При обработке УП АДС2 наблюдается некоторая хаотичность формообразования, пересечение плоскостей, образованных и связанных временными параметрами обработки 2, 4 и 6 минут. Несколько «отдельно» держится плоскость, обработанная в течение 8-ми минут. Более понятно «поведение» УП обработанной АДС1, виден четкий переход развернутых плоскостей, каждая из которых связана со своим временем обработки, видно, с какой интенсивностью происходил съем металла и формирование плоскостности УП.

Выводы:

1. Зависимость интенсивности съёма металла от давления имеет немонотонный характер, что вызвано изменением рабочей поверхности притира вследствие его засаливания и нарушением макрогеометрии. С увеличением давления от 0,06 до 0,09 кг/см2 съём металла несколько увеличивается.

2. Шероховатость и макрогеометрия зависят от зернистости абразива: с увеличением зерна увеличивается шероховатость обработанной поверхности.

Библиографический список

1. Гуревич Д. Ф., Шпаков О. Н, Справочник конструктора трубопроводной арматуры, - Л,: Машиностроение. Ле-нингр. отд-ние, 1987. - 518 с.

2. Калашников В.А. Оборудование и технологии ремонта трубопроводной арматуры. - М.: Машиностроение, 2001. -232 с.

3. Масловский В. В. Справочник по доводочным работам. - X.: Прапор, 1985. - 121 с.

С.Н.Дрожжин, В.А.Захаров

Эдектрогидроимоудьоная упрочняющая обработка

Одним из наиболее экономичных и эффективных методов повышения несущей способности деталей машин упрочняющей обработкой является поверхностное пластическое деформирование.

Пластическое деформирование поверхностных слоев осуществляется с помощью различных методов, которые можно условно разделить на статические и динамические, характеризуемые ударным действием на деталь рабочих тел или инструмента. К динамическим методам деформирования поверхностных слоев, применительно к сварным швам, относятся дробеударная обработка, чеканка, ударное воздействие инструмента, установленного в вибраторах.

Дробеударные методы обработки (дробеструйные и дробеметные) основаны на воздействии потока дроби на обрабатываемую поверхность. Кинетическая энергия потока дроби преобразуется в поверхностную пластическую деформацию, сопровождаемую наклепом. Обработка дробью сварных швов обеспечивает снижение остаточных напряжений на поверхности сварного шва, повышение сопротивления усталости сварных соединений.

Применение ударных методов, таких как чеканка, позволяет повысить остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое и глубину наклепа. Применение в чеканочных приспособлениях бойков со сферическими наконечниками обеспечивает большую энергию удара (до 40 Дж), что позволяет эффективно использовать

чеканку для упрочнения крупногабаритных деталей, а также таких элементов деталей машин, как галтели, сварные швы.

Для упрочнения сварного шва в зоне термического влияния используется и ультразвуковая ударная обработка (УУО). Технология основана на обработке поверхности сварного шва и зоны термического влияния бойками, колеблющимися с ультразвуковой частотой. В результате в приповерхностном слое происходит измельчение зерна и перераспределение опасных остаточных напряжений с растягивающих на сжимающие. При этом срок службы сварного соединения увеличивается в 3-4 раза по сравнению с необработанным. Находит применение и метод ультразвукового деформационного упрочнения (УЗДУ), осуществляемый посредством шариков, приводимых в движение колеблющимися с ультразвуковой частотой стенками рабочей камеры специального ультразвукового устройства. При УЗДУ возможно как местное, так и объёмное упрочнение. Установлено, что УЗДУ повышает долговечность деталей в несколько раз за счёт более позднего образования начальной макротрещины. Этому способствует равномерное распределение дислокаций в упрочнённом слое, при котором отсутствуют пики внутренних напряжений, являющиеся потенциальными местами зарождения трещин усталости.

В связи с тенденцией применения в конструкциях новых высокопрочных трудно обрабатываемых материа-

лов повышение возможностей методов упрочняющей обработки идёт в направлении развития высокоэнергетических методов обработки. К таким методам относятся упрочнение энергией взрыва и упрочнение с использованием электрогидравлического эффекта. Экспериментальные и теоретические исследования показали, что упрочнение деталей без заметного изменения их размеров может быть осуществлено путём детонации заряда бризантных взрывчатых веществ (ВВ) в контакте с металлом. Основное преимущество взрывного метода заключается в том, что поверхностное упрочнение деталей сложной формы осуществляется без применения специального оборудования. Такое упрочнение сопровождается распространением через твердое тело сжимающего импульса с очень разным фронтом и амплитудой. Время действия нагрузки составляет примерно 10"9с.

С помощью данного метода можно значительно повысить прочность, поверхностную твёрдость, износостойкость и долговечность деталей из различных сталей, алюминия, титана и других металлов и сплавов. Взрывной метод упрочнения целесообразно применять при обработке крупных деталей из аустенитной марганцовистой стали, которые в эксплуатации подвергаются воздействию повторных ударных нагрузок и интенсивному износу (ковши экскаваторов, траки тракторов, детали камнедробилок и др.). Существует несколько различных схем упрочнения взрывом, основной из которых является схема упрочнения непосредственно ударной волной, возникающей при взрыве заряда ВВ, расположенного на поверхности упрочняемой детали. Часто между зарядом ВВ и упрочняющей поверхностью помещается демпфирующая прокладка, выполненная из резины, полихлорвиниловой ленты и т.п. Установлено, что при упрочнении взрывом в поверхностных слоях происходит изменение микроструктуры, увеличивается твердость, возникают сжимающие напряжения. В связи с этим перспективно применение метода упрочнения взрывом для снятия остаточных сварочных напряжений растяжения. С целью улучшения усталостных свойств сварных соединений упрочнение взрывом обычно производится непосредственно на месте сварного шва цилиндрическими зарядами, которые располагаются по линии сплавления шва с основным металлом. После упрочнения сварных соединений взрывом сопротивление усталости их значительно увеличивается, а долговечность возрастает в 3-5 раз.

Электрогидроимпульсная обработка, основанная на использовании электрогидравлического эффекта (ЭГЭ), представляет собой воздействие на обрабатываемый объект комплекса механических нагрузок, создаваемых высоковольтным импульсным разрядом в жидкости.

Применительно к машиностроительным изделиям могут быть выделены для исследования процессы элек-трогидроимпульсной обработки, связанные с регулированием остаточных технологических напряжений в изде-

лии и упрочнением сварных швов, улучшением структуры и свойств материала изделия или его поверхности.

Электрогидравлический эффект имеет свою область применения и используется в различных технологических процессах. Так, например, в области средних значений энергий в импульсе (1-10 кДж) он имеет преимущества перед взрывом, особенно при использовании способа многократного нагружения объекта обработки. Главные преимущества ЭГЭ: достаточно надежная воспроизводимость процесса от импульса к импульсу, возможность его автоматизации, менее жесткие требования к обеспечению безопасных условий эксплуатации оборудования, что позволяет размещать его в действующих цехах и линиях.

Для решения задачи исследования основных закономерностей обработки, связанных с упрочнением, была разработана экспериментальная установка, состоящая из трех автономных блоков: технологического, силового и блока управления. Модульная структура экспериментальной установки позволяет легко подстраивать параметры установки под необходимые цели и задачи исследования, причем легко может изменяться не только технологический, но и силовой блок. Технологический и силовой блоки могут устанавливаться на общей раме, а блок управления располагается отдельно. Управление лабораторной установкой осуществляется с блока управления. Собранную для проведения эксперимента оснастку помещают в защитную камеру, где происходит подключение электродов к генератору импульсных токов.

Источником высоковольтных импульсных токов экспериментальной электрогидроимпульсной установки является генератор с конденсаторным накопителем энергии.

Генератор состоит из следующих основных узлов: зарядного устройства и устройства преобразования энергии. Кроме указанных основных узлов, генератор содержит элементы управления, контроля и защиты электрооборудования. Блок-схема генератора приведена на рис.1. Зарядное устройство обеспечивает зарядку конденсаторной батареи до рабочего напряжения. Оно состоит из токоограничивающего устройства ТУ, повышающего устройства ПУ и высоковольтного выпрямителя ВБ.

Высоковольтный коммутатор предназначен для разъединения разрядной цепи в период зарядки конденсатора и включения конденсатора к нагрузке при достижении на нем заданного напряжения.

Высоковольтный коммутатор предназначен для разъединения разрядной цепи в период зарядки конденсатора и включения конденсатора к нагрузке при достижении на нем заданного напряжения. Конструкция разрядника для экспериментальной установки (рис. 2) характеризуется простотой и надежностью. Электроды изготовлены полусферической формы, в этом случае небольшое снижение напряжения на разряднике обес-

Рис. 2. Конструкции разрядника: 1, 2 - полусферические электролы, 3 - поджигающий электрод

Рис. 1. Блок-схема генератора: СУ - элементы схемы управления; ВБ - повышающее устройство; ТУ - токоограничивающее устройство; НЭ - накопитель энергии; ВК - высоковольтный коммутатор; Н - электродная система оснастки; БЗ - блок защиты; КН - блок контроля

напряжения на конденсаторе

Рис. 3. Технологический узел экспериментальной установки: 1 - рабочая камера; 2 - промежуточное кольцо; 3 - заготовка; 4 - зажимное кольцо; 5 - основание; 6 - стакан; 7 - сменный отражатель; 8 - клиновой зажим

3

ч

4] tTf"

/_ЕП_

Ж 5

ГА

S

Рис. 4. Схема установки образца: 1 - рабочая среда; 2 - шоры; 3 - промежуточное кольцо; 4 - прижимное кольцо; 5 - направляющая

плита; 6 - заготовка; 7 - основание; 8 - эластичная диафрагма

печивает электрическую прочность промежутка, а небольшое усилие поля достаточно для инициирования разряда.

Искровой промежуток, образованный между краем отверстия в основном электроде 2 и стержнем 3 (см. рис. 2), изолированным от него диэлектрической трубкой, является поджигающим. Разрядник срабатывает, если приложить к стержневому электроду высоковольтный импульс напряжения, вызывающий пробой поджигающего промежутка и инициирующий пробой основного промежутка между полусферическими электродами.

Конструкция технологического узла экспериментальной установки представлена на рис. 3.

Составной частью технологического узла экспериментальной установки является зажимной узел, который состоит из четырех силовых стяжных болтов, двух подвижных оснований в виде верхней и нижней плиты и клинового зажимного устройства. В рабочей камере 1 (см. рис. 3) происходит процесс электрического высоковольтного разряда в водной среде. При проектировании учитывалось, что эффективность передачи энергии зависит от формы и размеров рабочей камеры. Энергия разряда импульса в разработанной установке составила 1,25 кДж.

При проведении экспериментов на первом этапе исследовали влияние энергии однократного динамического вдавливания сферического шара на степень деформирования s и глубину упрочненного слоя для шаров различного диаметра.

Для этого в рабочей камере установки устанавливали кольцевой образец 6 в контакте с шарами 2. Для удержания шаров применилась направляющая плита 5, которая фиксировалась зажимным кольцом 4 через промежуточное кольцо 3 (рис. 4).

Предварительные эксперименты с инденторами разного диаметра подтвердили возможность интенсификации процесса упрочнения с увеличением энергии, передаваемой упрочняющим элементам, что является актуальным для изделий большой толщины, а также высокопрочных материалов.

Библиографический список

1. Труфяков В.И., Кудинов В.М., Михеев П.П. и др, Повышение сопротивления усталости стальных деталей локальной взрывной обработкой // Вестник машиностроения. - 1977. - № 5. - С. 63-65.

2. Степанов В.Г., Клестов М.И. Поверхностное упрочнение корпусных конструкций,- Д.: Судостроение, 1977. - 197 с.

3. Бескаравайный Н.М. Электрогидроимпульсное упрочнение металлов. - Киев: Наукова думка, 1995. - 96 с.

С.Н.Дрожжин, А.Н.Козиенко

Влияние наклепа на скорость коррозии титанового сплава АТЗ

В машиностроении применяют различные титановые сплавы. Детали из этих сплавов разрушаются по усталостным причинам, причем на усталость большое влияние оказывает напряженное состояние поверхностного слоя. Неравномерность в распределении напряжений в

поверхностном слое приводит к снижению прочностных характеристик детали. Устранить эту неравномерность можно поверхностным пластическим деформированием. Вопрос об упрочнении поверхности титановых сплавов наклепом решается с учетом того, при каких усло-