SU1655997A1

SU1655997A1 - Способ упрочнени внутренней поверхности полых изделий

Info

Publication number: SU1655997A1
Application number: SU884405042A
Authority: SU
Inventors: Давид Лазарович Липсман; Геннадий Николаевич Мохов; Борис Петрович Сухоруков; Анатолий Викторович Кулемин; Владимир Александрович Остапенко; Юрий Серафимович Ушаков
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6930
Priority date: 1988-04-07
Filing date: 1988-04-07
Publication date: 1991-06-15

Abstract

Изобретение относитс к металлургии, конкретно к обработке труб поверхностным пластическим деформированием. Цель изобретени - расширение технологических возможностей путем обработки длинномерных труб. Способ заключаетс в том/что в трубу с одного конца заводитс ультразвуковой волновод, а с другого конца стержень, имеющий торец в форме сферы, при этом они располагаютс на рассто нии между их торцами, кратном А /2, где А -длина волны ультразвука в воздухе. В зазор между торцами помещаютс стальные шарики и порошок легирующего элемента. Включаютс ультразвуковые колебани , а трубе сообщают поступательное движение со скоростью V (r0 Imfo)2 Vp/ff Q,2n/Jl Ro(3Ro +- 2fn A/2), где г0 - радиус шариков; р- плотность их материала; Јт и f0 - амплитуда смещени и частота колебаний свободного торца волновода; то,2 - предел текучести материала трубы; RO - радиус трубы; m 1, 2, 3, ... - целое число; п - количество шариков . Использование способа позвол ет существенно повысить износостойкость труб. 1 ил. Ё

Description

Изобретение относитс к металлургии, конкретно к обработке металлов, и сплавов поверхностным пластическим деформированием при изготовлении длинномерных труб.

Целью изобретени вл етс расширение технологических возможностей путем обработки длинномерных труб.

Пример. Обрабатывалась внутренн поверхность трубы диаметром 30,0 мм (радиус R0 15,0 мм) и длиной 1500 мм из стали ЗОХН2МФА

На чертеже приведена схема установки,

На чертеже обозначено; 1 - ультразвуковой генератор УЗГ-2-4М; 2 - магнито- стрикционныйпреобразователь

ПМС-15А-18; 3 - ступенчатый концентратор из сплава ВТЗ-1; 4 - ультразвуковой волновод; 5 - цилиндрический стержень; 6 - изделие (труба); 7 - рабоча камера, образованна стенками трубы и торцами стержн и волновода, со стальными шариками и порошком легирующего вещества; 8 - движуща с поступательно каретка, скрепленна с трубой; 9 - направл юща каретки; 10 - механический выключатель генератора УЗГ-2-4М; 11 - станина; 12 - электродинамический датчик; 13 - вольтметр В7-34 дл

с ел ел ю ю

XI

регистрации амплитуды смещени концентратора; 14 - частотомер 43-44 дл регистрации частоты колебаний системы.

Во внутреннюю полость трубы (рабоча камера 7) помещают стальные шарики и порошок легирующего элемента, ультразвуковой волновод 4 и цилиндрический стержень со сферическим торцом.

Осуществл ют обработку .внутренней поверхности трубы с помощью ультразвука, при этом трубе сообщают поступательное движение относительно волновода и стержн со скоростью

у - ( Го gm fo j2 Vp/Cfr,2 Пm

7rRo(3Ro+2mA/2) UJ

где г0 - радиус рабочих тел;

р- плотность их материала;

|т и f0 - амплитуда смещени и частота колебаний свободного торца волновода;

п - число шариков;

сго,2 предел текучести материала трубы;

RO - радиус трубы.

m 1, 2, 3,... - целое число.

Помещение порошка легирующего элемента типа дисульфид молибдена или кар- бонил молибдена в рабочую камеру позвол ет существенно увеличить стойкость трубы за счет массопереноса атомов легирующего элемента вглубь материала трубы при ударах шариков по ее внутренней поверхности.

Изготовление торца стержн в виде полусферы способствует рассеиванию шариков по всем направлени м и тем самым обеспечивает равномерное упрочнение внутренней поверхности трубы.

Расположение торцов стержн и волновода на рассто нии, кратном Я /2, где Я- длина волны ультразвука в воздухе, обеспечивает резонансный режим в столбе воздуха рабочей камеры и вследствие этого возникновение акустических потоков и радиационного давлени . Эти факторы существенно интенсифицируют процесс упрочнени .

Движение трубы относительно волновода и стержн с определенной скоростью (1) позвол ет равномерно обрабатывать всю внутреннюю поверхность трубы,

Обработка трубы проводилась по следующим параметрам: частота колебаний to 20,0 кГц, амплитуда смещени Јт - 100 мкм, плотность материала шариков 7,8 г/см , их диаметр 1,0 мм (радиус г0 0,05 см). Длина волны ультразвука Я 1,84 см. Стержень и волновод устанавливались на рассто нии между торцами I Я /2 1,84 см (т.е. m - 1). Радиус сферы торца стержн

составл л 1,5 см. Предел текучести материала трубы стали ЗОХН2МФА составил Сто,2 120 кгс/мм . Количество шариков h 1000 шт.

5Таким образом, скорость, с которой должна двигатьс труба, составл ет

7,8rcMJ

( 15 г - о11/сЈ У Цп1уЈ ;10 3,14 1,5см (4,5см + 1,8см)

10;смУс2 -2,5 10 с/см 103 4,5 6.3см2

: 0.1 см/с .

Дл обработки всей трубы требуетс

врем - -1500 с 25 мин.

Если скорость движени меньше V, то происходит перенаклеп поверхности, а если скорость движени больше V, то поверхность не будет полностью наклепана. При

этом износостойкость стали уменьшаетс .

Также проводилась обработка труб по

способу-прототипу (помещение шариков и

ультразвукового волновода во внутреннюю

полость трубы и обработка ультразвуком npH.f0 20,0 кГц, Јт 100мкм,Я 1,84см).

Проведение сравнительных испытаний показало, что после обработки по предлагаемому способу износостойкость труб увеличилась в 1.2 - 1,5 раза по сравнению с обработкой по способу-прототипу. Использование предлагаемого способа позвол ет упрочнить внутеннюю поверхность сквозных длинномерных труб.

Claims

Формула изобретени Способ упрочнени внутренней поверхности полых изделий, преимущественно труб, включающий обработку внутренней

поверхности трубы с помощью стальных шариков , приводимых в движение ультразвуковым волноводом, наход щимс свободным торцом в полости с зазором между волноводом и полостью, меньшим

диаметра шариков, отличающийс тем, что, с целью расширени технологических возможностей путем обработки длинномерных труб, одновременно с упрочнением ведут легирование при размещении порошка

в полости, а обработку осуществл ют путем введени в трубу с противоположной от волновода стороны стержн диаметром, совпадающим в внутренним диаметром трубы, имеющим сферическую форму торцовой поверхности с радиусом сферы, совпадающим с радиусом внутренней поверхности трубы и располагаемым на рассто нии между торцами волновода и стержн , кратном Я/2, где Я-длина волны ультразвука в воздухе,

при этом трубе сообщают поступательное движение относительно волновода и стержн со скоростью (V)

V - ( ro-Јni fo ) Vp/Ogan ° 7TRo-(3R0 + 2m-А/2) где г0 - радиус рабочих тел; р- плотность их материала;

Јт и f0 - амплитуда смещени и частота колебаний свободного торца волновода;

7о.2 - предел текучести материала трубы;

RO - радиус трубы; . п - число шариков; m 1, 2, 3,... - целое число.