способ обработки изделий

Формула изобретения

1. Способ обработки детали, включающий предварительное снятие металла с поверхности и последующий ее наклеп корундовым песком, разгоняемым в потоке воздуха, отличающийся тем, что снятие металла ведут химическим фрезерованием с образованием границы между химически фрезерованной и нефрезерованной поверхностями, а корундовый песок подают под углом 35 - 55^o к указанной границе в процессе перемещения обрабатываемой зоны, при этом расход корундового песка составляет (0,01 - 0,03) 10^-3 кг с/см², размер его частиц - 0,08 - 0,25 мм, а перемещение обрабатываемой зоны ведут со скоростью 0,5 - 1,5 м/мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширина обрабатываемой зоны составляет 50 - 100 мм по обе стороны от границы предварительно химически фрезерованной поверхности.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление потока воздуха поддерживают в интервале 2 - 3 кг/см².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам пескоструйной обработки для уплотнения поверхности после снятия металла.

Известен способ обработки, предусматривающий предварительное снятие металла с поверхности и ее последующий наклеп дробью, которую разгоняют в потоке воздуха (а.с. SU 1650408). Относительная дороговизна и ограниченность номенклатуры дроби по ее размерам ограничивают возможности использования способа.

Известен способ обработки детали, включающий предварительное снятие металла с поверхности и последующий ее наклеп корундовым песком, разгоняемым в потоке воздуха (Гончаренко К.С. и др. Справочник гальванотехника, Москва, 1948, с. 13), принятый в качестве наиболее близкого аналога. Способ сопряжен с возникновением значительных внутренних напряжений, приводящих к деформации обрабатываемых листовых деталей, что затрудняет последующую сборку и эксплуатацию агрегатов и систем.

Техническим результатом изобретения является повышение усталостной прочности детали с низкой жесткостью к изгибающей нагрузке после химического фрезерования части ее поверхности.

Поставленный результат достигается тем, что в известном способе обработки детали, включающем предварительное снятие металла с поверхности и последующий ее наклеп корундовым песком, разгоняемым в потоке воздуха, снятие металла ведут химическим фрезерованием с образованием границы между химически фрезерованной и нефрезерованной поверхностями, а корундовый песок подают под углом 35-55^o к указанной границе в процессе перемещения обрабатываемой зоны, при этом расход корундового песка составляет (0,01-0,03)10^-3 кгс/см², размер его частиц - 0,08-0,25 мм, а перемещение обрабатываемой зоны ведут со скоростью 0,5-1,5 м/мин. Кроме того, при реализации способа ширина обрабатываемой зоны составляет 50-100 мм по обе стороны от границы предварительно химически фрезерованной поверхности, а давление потока воздуха поддерживают в интервале 2-3 кг/см².

Наклеп корундовым песком под указанным углом обеспечивает требуемое упрочнение поверхности в зоне, где при химическом фрезеровании образовались углубления, уходящие вглубь необработанного материала. При меньшем размере частиц (зерен) песка для придания им необходимой кинетической энергии потребовалось бы значительное увеличение скорости потока и соответствующего давления воздуха. Указанные расход песка и скорость перемещения фронта потока гарантируют требуемое распределение песка, соответствующее распределению по поверхности углублений, образовавшихся при химическом фрезеровании, и необходимой длительности наклепа. При меньшем расходе песка или большей скорости перемещения наклеп в местах наиболее значительных углублений, образовавшихся при химическом фрезеровании, может оказаться недостаточным для требуемого уплотнения предварительно обработанной поверхности. Увеличение же расхода или уменьшение скорости затрудняет подбор оборудования и контроль соответствия полученного наклепа требуемому уплотнению.

В большинстве случаев при среднестатистических размерах и распределении углублений, образовавшихся в процессе химического фрезерования целесообразно осуществлять наклеп в зоне, равной 50-100 мм, по обе стороны от границы предварительно химически фрезерованной поверхности.

Такая скорость предпочтительна в неавтоматизированном производстве. При тех же условиях предпочтительно, если давление воздуха, направляемого на разгон корундового песка, поддерживают в интервале значений 2-3 кг/см².

При таком давлении песок приобретает достаточную энергию для осуществления нужного наклепа.

Перечень фигур чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами со ссылками на прилагаемые схему и графики зависимости, на которых изображены:

фиг. 1 - схема, иллюстрирующая обработку детали по патентуемому способу,

фиг. 2 - график повторно-статической выносливости детали от степени наклепа,

фиг. 3 - график степени наклепа от угла подачи потока с песком,

фиг. 4 - график расхода песка от давления воздуха.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Поверхность 1 детали 2 предварительно подвергают химическому фрезерованию, сопровождающемуся снятием металла. В процессе химического фрезерования по границе 3 между химически фрезерованной поверхностью 1 и поверхностью 4, которая не подвергается химическому фрезерованию, образуются уходящие в материал углубления 5. Величина этих углублений может быть от 0,01 мм до 0,10 мм в зависимости от величины стравливания металла, способа разметки поверхности, травящих растворов и других технологических факторов. В результате создаются концентраторы, приводящие к опасности значительного снижения усталостной прочности детали. Кроме того, при химическом фрезеровании деталей из титановых сплавов и сталей происходит значительное наводораживание обрабатываемых поверхностей, и вследствие этого, снижение механических свойств детали. Наклеп химически фрезерованной поверхности осуществляется для нейтрализации влияния как углублений вблизи границы 3, так и наводораживания поверхности 1.

При осуществлении описываемого способа осуществляют наклеп поверхностей 1 и 4 вдоль границы 3 между ними в зоне 50-100 мм по обе стороны от границы 3. Наклеп осуществляют корундовым песком, который разгоняют в потоке воздуха. Воздух с давлением 2-3 кг/см² подают через регулирующий вентиль 6. Далее, посредством смесителя 7 формируется поток корундового песка, который подают под углом 35-55^o к границе 3. Размер зерен (частиц) песка, вводимых в поток, равен 0,08-0,25 мм. Расход песка при помощи вентиля 6 поддерживают в диапазоне (0,01-0,03)10^-3 кгc/см². Наклеп осуществляют в процессе перемещения фронта 8 потока относительно поверхности 1 вдоль границы 3. Перемещение может быть осуществлено либо перемещением детали 2 по стрелке А при неподвижном сопле 9, либо перемещением этого сопла при неподвижной детали 2.

При осуществлении способа реализуются зависимости:

G_п = 0,1G_вKP,

где G_п - расход песка в кг/с;

G_в - расход воздуха в кг/с;

K - коэффициент, зависящий от устройства смесителя 7 и сопла 9;

P - давление воздуха кг/см²



где S - площадь сопла;

P - давление воздуха;

T - температура воздуха в K;

q - коэффициент критики.

Вылетающие из сопла частицы песка со скоростью от 50 до 150 м/с ударяются под углом 45^o о поверхности 1 и 4 детали вдоль границы 3, создавая при этом участки сжатых зон. Сжимающие усилия направлены также под углом 45^o к поверхностям детали. Получаемый наклеп имеет строгую направленность и сравнительно небольшую глубину - от 0,05 до 0,1 мм. Это создает условия, при которых деформация листовых деталей незначительна.

Обдуваемая песком металлическая поверхность принимает матовый, бархатистый на ощупь вид. При этом чистота поверхности значительно повышается. Так, для листовых изделий из титана при обдуве песком с грануляцией не более 160 микрон, чистота поверхности после обдува изменяется с Rz=40 до 2,5. При нанесении лакокрасочных покрытий величина наклепа не снижается. Гальваническое покрытие снижает влияние наклепа пропорционально наносимой толщине покрытия.

При скоростях перемещения менее 0,5 м/мин можно создать участки перенаклепа, что приведет к значительной деформации детали и снижению ее усталостной выносливости. При скоростях более 1,5 м/мин можно не достигнуть требуемого эффекта.

Наклеп, создаваемый на химическом фрезеровании поверхности, способствует устранению влияния углублений и значительно ослабляет охрупчивание от наводораживания. Пескоструйная обработка границы химически фрезерованной поверхности и не фрезерованной по указанным режимам способствуют значительному увеличению повторно-статической выносливости.

Пластины сплава с углублениями от 0,01 до 0,03 мм при нагружении пластин _B = 0,45 без пескоструйной обработки выдерживают 8-1210³ циклов, в то время как опескоструенные от 1010⁵-10⁶ циклов.