SU1101470A1

SU1101470A1 - Способ обработки резьбовых деталей

Info

Publication number: SU1101470A1
Application number: SU823486863A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Васильевич Васильев; Анатолий Павлович Власов; Борис Михайлович Лукьянов
Original assignee: Казанский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева
Priority date: 1982-07-05
Filing date: 1982-07-05
Publication date: 1984-07-07

Abstract

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЗЬБОВЫХ ДЕТАЛЕЙ, включающий нагрев и по .верхностное упрочнение резьбовой части , отличающийс тем, что, с целью повьшени сопротивлени ползучести, поверхностное упрочнение .резьбовой части осуществл ют путем нагружени резьбовой детали до величины

Description

1

Ч 1 Изобретение относитс к машинб строению, преимущественно аиационному , и может быть использовано при обработке резьбовых соединений дл повышени их сопротивл емости ползучести . Известен способ упрочнени металлов и сплавов, включан ций деформацию металлического издели с последующей термической обработкой lj . Недостатком способа вл етс то, что при обработке резьбовых соединений с целью повышени их сопротивл емости ползучести, он может быт применен эффективно, лишь дл упрочн ни гладкой части соединени и не позвол ет получать столь же эффектив jHoe упрочнение собственно резьбовой пары, представл кщей собой конструкцию (гайка, стержень болта на длине свинчивани , сопр женна резьба), с различным напр женным состо нием и временем релаксации всех элементов, так как в такой конструкции упрочнение св зано с выравниванием нагруз , ки по виткам резьбы и созданием в основании витков остаточных микропла тических деформаций обратного знака, что должно привести после обработки к уменьшению шага резьбы болта (или увеличению шага резьбы гайки) и, еле довательно, к рагрузке первых рабочих витков при установке упрочненного соединени в рабочее положение под .нагрузкой. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс способ обработки изделий, включающий термиче кую обработку изделий, например, крепежных резьбовых, поверхностный наклеп резьбовой части, одно- или многократное раст жение гладкой час ти, равномерное по длине и сечению, со степенью деформации 4-60%. Раст жение изделий производитс при комнатной температзфе, если они предна начены дл работы при температуре ниже 673 К, и при рабочей температуре , если издели предназначены п работы при температуре выше 673 К, но ниже температуры рекристаллизации . Этим достигаетс повышение релаксационной стойкости крепежных резьбовых изделий при стабилизации их механических свойств 2J . Однако известный способ обработки не может быть применен дл повышени 76 сопротивл емости ползучести крепежных резьбовых изделий, полученных холодной высадкой с накатанной резьбой и термически упрочненных (напри- мер, из титановых сплавов, широко примен емых в авиационной и других отрасл х промышленности), когда в процессе изготовлени детали получают значительное деформационное, поверхностное и термическое упрочнение и рекомендуема степень деформации гладкой части вл етс дл них разрзлпакхцей, а поверхностный наклеп резьбовой части излишним. Известный способ трудоемок: он включает три операции, осуществл емые отдельно, а дл упрочнени резьбовой части необходимо специальное приспособление. Одновременное проведение операций раст жени гладкой части и поверхностного наклепа резьбовой части при рабочей температуре (вьш1е 673 К) сопр жено с большими техническими трудност ми. Кроме того, детали, предназначенные дл работы при температуре ниже 673 К, должны раст гиватьс со степенью деформации 4-60% при комнатной температуре. Осуществить раст жение с такой степенью деформации возможно не дл каждого материала. Так, например, титановый сплав ВТ 16 после серийной термообработки имеет относительное удлинение при разрыве 8 « 4-6%, а если учесть, что резьбовые детали из титановых сплавов, упрочн емые предлагаемым способом, получают методом холодной высадки с накатыванием резьбы, в результате чего детали , вл ютс уже деформационно упрочненными с высокой степенью насыщени , что еще более понижает их деформационную способность, то станов тс пон тньии трудности осуществлени столь больших деформаций, которые нужно проводить в дополнение к имеющимс . Целью изобретени вл етс повыение сопротивлени ползучести. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу, включающему нагрев и поверхностное упрочнение резьбовой части, поверхностное упрочнение резьбовой части осуществл ют путем нагружени резьбовой детали о величины (0,8-0,9) ё с одновременным наложением вибрационной нагрузки .

Нагрев резьбовых деталей из титановых сплавов провод т до температуры на 100-200 С выще рабочей температуры детали.

Накладьгоают вибрационную нагрузку с частотой 80-140 Гц и амплитудой 0,06-0,07 от величины предварительного нагружени резьборой детали.

Повышение сопротивл емости ползучести резьбового соединени достигаетс за счет наложени вибрационных нагрузок, ускор ющих процесс вьфавнивани нагрузки по виткам резьбы и привод щих в результате многократных догружений и разгрузок в услови х acС1{метричного цикла к накоплению в основании витков остаточных микропластических деформаций обратного знака, что ведет к уменьшению шага резьбы болта (или увеличению шага резьбы гайки) после разгрузки соединени .

Эффект повышени сопротивл емости ползучести достигаетс также за счет деформационного упрочнени , когда превалируюпшми вл ютс макропластические деформации, а за счет микропластических деформаций при ползучести , что вл етс более предпочтительным дл резьбовых соединений, работающих при повышенных температурах, с точки зрени устойчивости эффекта уппрочнени . Это хорошо согласуетс с теорией дислокаций.

Кроме того, обработка гладкой и ; резьбовой частей осуществл етс одновременно , без применени каких-либо дополнительных средств.

Предлагаемым способом проводили обработку резьбовых соединений типа болт-гайки с резьбой М8 из титановых сплавов ВТ16 и ВТЗ-1

Образец изготавливалс по серийной технологии изготовлени болтов из тИтановых сплавов. Резьба получена накатьгаанием . До накатывани резьбы рабоча поверхность образца упрочн лась деформацией по технологии изготовлени титановых болтов холодной высадкой. Гайка - стандартна , изготавливалась так же как и термообраг бртка. деталей соединени , по серийной технологии.

Режимы обработки подбираютс по кривым ползучести собств.енно резьбовой пары, снимаемым в процессе упрочнени : наиболее выгодным режимом считаетс тот, при котором вибрации за-, медл ют процесс ползучести, по сравнению с испытанием без вибраций, в наибольшей степени.

Замер деформации ползучести собственно резьбовой пары в соединени х с .резьбовыми детал ми больших диаметров может быть осуществлен непосредственно , а. с детал ми небольших диаметров (например, М8) - косвенным

I методом.

Дл определени ползучести и вибро

ползучести собственно резьбовой пары косвенным методом испытывались образцы гладкие и с резьбовым участком . Гладкий образец имеет размеры гладкой части болта (50 мм), у об-, разца с резьбовым участком длина нарезки резьбы така же, как резьбова часть болта (20 мм). По кривым ползучести испытанных образцов и соединени путем вычитани , основанного на предположении аддитивности деформации ползучести, определ лась деформаци ползучести собственно резьбовой пары: деформаци ползучести свободного резьбового участка длиной 14 №1 (не зан того под гайкой ) определ лась по деформации ползучести резьбового участка длиной 20 мм пропорциональным делением также согласно свойству аддитивности деформации. Это Позвол ет находить суммарнзпю ползучесть гладкой части . и свободного резьбового участка, цотора вычиталась из деформации ползучести соединени , дава в результате деформацию ползучести собственно резьбовой napbt. Ниже приведен пример определени режима обработки соединени с применением косвенного метода определени деформации ползучести в собственно резьбовой паре.

В табл. 1 приведены результаты расчета деформации ползучести собст- : венно резьбовой пары и:з сплава ВТ 16

при температуре обработки 623 К и статическом напр жении в стержне резьбовой части 640 МПа с вибраци ми.

Таблица 1

Образец гладкий

Образец с резьбовым участком

Свободный резьбовой участок 20 мм

Свободный резьбовой участок мм Гладаа часть + . + ЬЕ бодный резьбовой участок 14 мм {Резьбовое соединение Ь1р.п. йВс -(ftirn-Собственно 1 езьбова + ) пара

Установлены силовые и температурные гранищл режш4ов обработки резь:бовых соединений предлагаемым спосо бом: статическое напр жение в резьбовой части соединени (стержень по внутреннему дщаметру резьбы) (0,80 ,9)Ьод, частота вибраций, накладываемых на статическое напр жение, 80-140 Гц, амплитуда вибрационных нагрзгзок составл ет 0,06-0,07 от статического напр жени .

Температура обработки на 100 200 градусов выше той, при которой будет работать упрочн емое соедиие60 (15)

32(18)

85С14)

30(17)

18

25

17,5

12,6

йие, что должно быть всегда ниже температуры рекристаллизации. Испытани на ползучесть обработанных по указанному режиму резьбовых соединений показали это эффект повышени сопротивл емости ползучести наблкздаетс -при всех напр жени х испытани , вплоть до условного предела текучасти

Режимы обработки резьбовых соединений М8 из сплава ВТ16 предпагае шм способом получением результата, а также свойства изделий, обработанных известным способом, приведены в табл. 2. 73(16) 95(13) 17.5 28,4

v6т«

00 СЧ

I

NO«л

o

f

о о in

§ 8

8

8 8

л «г

in in

in

COCO

со с

сосо

t r

1 Г

r r - sr

t r

Оч «0

Ш ON

Oi in sf СО

COCO Ю Ю

in in

in

CM

in

vt

vO in vO хО

VO -

vO

t

r

vr

о CO

о

О

о

CO

vO

CO

CN)esl

со сч

VO vO vO

1 t О

о о о

О Г

о

5

о 4ш

о t

st

со

о о

§ °

о о.

о

00 - Оч

00 т-

о о

г со

о

00

.

л

А

о

со «а «so со ш - о- г оо ш

VO О

vO Ш «а О

ш о in in о о

о «г . г г г чО 00

со со со со

со ем

со сч сч ON inчО vO vO «л

VO

чО

vn

со

сч

о о

о о in

о о о о

1Л in in

го ел го

fO г г- - Г

Оч

о

tn

го го

ЧГ Ю

со ш

ш

1Л

со 00 -

СМ st го го

ю

чО vO

vO

о- -о- - 4О СП

о со

I г I

t О

I I I

о

1Л

«N

о о

1Л

ю

1Л

оч

0ч

о

0

о

г о о 00 оо

«

h Г VO

vO

о о

ш

1Л го

- 00 00

г

1

со

го го 00

N

ел г сч

чС

CN - vO

со

ел Как видно из табл. 2 обработка резьбовых соединений предлагаемым способом (примеры 1-5) позвол ет существенно повысить сопротивление пол ззгчести резьбового соединени по сравнению с известным (примеры 11-13 Выход за пределы оптимальных режимов обработки по предлагаемому способу (примеры 6-10) не позвол ет достичь положительного эффекта. Сопротивление ползучести резьбовых соединений при этом остаетс на уровне обработанных известным способом. Технико экономическа эффектив-. ность предлагаемого способа заключаетс в том, что поскольку он несв зан с об зательным получением боль шой степени деформации, как при способе обработки деформационным упрочнением , или накоплением пластической деформации критической величины; когда деформаци протекает по всему объему металла одновременно, то он может примен тьс дл обработки соединений , упрочненных в процессе их изготовлени (детали резьбовых соединений , полученные холодной высадкой , с накатанной резьбой, например, из титановых сплавов), и дл соединений с детал ми из высокомодульных 30 соединений. 1 012 материалов, например бериллий и его сплавы, имеющих склонность к охрупчиванию . Предлагаемый способ повышени сопротивл емости ползучести резьбовых соединений может быть использован при криогенных температурах, где многие материалы также про вл ют склонность к охрупчиванию. В св зи с тем, что обработка по предлагаемому способу провод тс при упургих напр жени х в сечени х деталей соединени в услови х ползучести и врем обработки мало (не более одного часа), сильно уменьшаетс повреждаемость деталей соединени . Метод определени режимов обработки по кривый ползучести собственно резьбовых пар, полученных испытанием при вибраци х и без них, когда вибрации замедл ют процесс ползучести в наибольшей степени, практически вл етс безошибочным.: Пpeдлaгae в)iй способ обработки резьбовых соединений позволит повысить прочность соединений и конструкций , где они примен ютс , а также обеспечить их надежную работу, не примен новых, более дорогосто щих материалов дл изготовлени деталей

Claims

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЗЬБОВЫХ ДЕТАЛЕЙ, включающий нагрев и поверхностное упрочнение резьбовой час ти, отличающийся тем, что, с целью повьипения сопротивления ползучести, поверхностное упрочнение резьбовой части осуществляют путем нагружения резьбовой детали до величины (0,8-0.,9)0^2 с одновременным наложением вибрационной нагрузки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев резьбовый деталей из титановых сплавов проводят до температуры на 100-200 С. выше рабочей температуры деталей.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что накладывают вибрационную нагрузку частотрй 80-140 Гц и амплитудой 0,06-0,07 от величины предварительного.нагружения резьбовой детали.

е е

0ZH0TT