8. Упрочнение поверхностным пластическим деформированием

Упрочнение поверхностного слоя является следствием упруго-пластического деформирования, возникающего при механическом воздействии на металл.

Существует много методов упрочнения поверхностным дефор­мированием, основанных на статическом и динамическом воздей­ствиях на поверхностный слой, вызывающих в нем пластическую деформацию. В процессе упрочнения поверхностного слоя (без значительного его разогрева при механическом воздействии) обычно не происходят химические превращения, а имеет место дробление и изменение ориентации блоков и зерен, увеличение числа дефектов субструктуры.

Поверхностное упрочнение — одно из старейших технологических направлений повышения сопротивления усталости дета­лей, нашедшее широкое применение во многих отраслях машино­строения. Большие заслуги в разработке и развитии этого направ­ления принадлежат И. В. Кудрявцеву, И. А. Одингу, С. В. Серенсену и другим ученым.

Выбор метода упрочнения предопределяется прежде всего видом материала, формой и размерами детали.

Обработка дробью применяется для упрочнения деталей не­больших размеров, сложной конфигурации или с малой жестко­стью (шестерни, пружины, рессоры и др.). Глубина наклепа при обдувке дробью не превышает 0,8 мм. Дробеструйная обработка ухудшает исходную шероховатость поверхности детали. Режим обработки определяется скоростью дроби, расходом ее за еди­ницу времени и продолжительностью обдува. Дробеструйной обработке могут подвергаться заготовки из сталей, чугуна и сплавов различной твердости.

Совмещенное поверхностное пластическое деформирование (ги­дравлическое и пневматическое деформирование дробью). Упроч­нение поверхностного слоя гидравлическим и пневматическим деформированием производят стальными шариками с эмульсией или трансформаторным маслом на специальных насосных установ­ках (рис. 5.1).

Лопатки, закрепленные замками в переходниках, совершают вращательное (20 мин^-1) и возвратно-посту­пательное (20 ... 50 мм/мин) движения относительно со­пел. Сопла расположены на дне камеры на расстоянии 200 ... 250 мм от оси враще­ния лопаток. При подаче воздуха из воздухопровода под давлением 10⁵ Па (в пневмогидродробеструйных установках) или смазочно-охлаждающей жидкости (в гидродробеструйных установках) в соплах создается разрежение; стальные шарики вместе с маслом или эмульсией засасываются в сопло через заборные окна и под давлением подаются на обрабатываемую заготовку.

Удары дробинок воспринимаются поверхностным слоем детали через жидкостную пленку, способствующую более равномерному распределению ударной нагрузки на поверхность, чем при об­работке сухими шариками. Одновременно жидкость оказывает охлаждающее действие, снижая температуру поверхностного слоя обрабатываемой заготовки, которая при упрочнении сухими ша­риками достигает 600 °С.

В гидродробеструйной установке (см. рис. 8.1) камера 2, в которой находятся обрабатываемые лопатки 3, разделена на две полости сеткой, пропускающей из верхней полости в нижнюю полость жидкость и изношенные стальные шарики, свободно сли­ваемые через окно в бак 5. Отфильтрованная от изношенных ша­риков жидкость насосом / подается к соплам 4. Расход шариков через каждое сопло равен 24 кг/мин, а масла — 40 л/мин при давлении 2 • 10³ Па. Давление и время обработки уста­навливают в зависимости от материала и размера детали. Время обработки лопаток в зависимости от их размеров 8 ... 22 мин. В гидродробеструйных установках обрабатывается одновре­менно по 5 ... 30 шт. малогабаритных лопаток каждую лопатку тремя—шестью соплами) за 15 ... 30 мин. Крупногабаритные лопатки упрочняют по 1 шт. с помощью 15 сопел за 40 ... 45 мин. После гидравлического поверхностного деформирования кромки пера лопатки вследствие наличия мелких местных по­вреждений необходимо зачищать вручную. 171-176 с.[1].