В статье приведены результаты исследования ультразвукового упрочнения свободными шариками деталей машин и инструментов из титановых сплавов и быстрорежущих сталей. Показано влияние ультразвука на физико-механические и эксплуатационные характеристики.

The result of the study of ultrasonic hardening of the free ball machine parts and tools made of titanium alloys and high-speed steels. Shows the effect of ultrasound on the physical, mechanical and operational characteristics.

Ультразвук, упрочнение, остаточные напряжения, усталостная прочность. 

Ultrasound, hardening, residual stresses, fatigue strength.

Эффективным способом повышения эксплуатационных характеристик деталей машин и инструментов является ультразвуковое упрочнение (УЗУ) свободными шариками, которое производится в специальной рабочей камере, где под действием ультразвукового поля шарики хаотично перемещаются [1]. Особенностью ультразвукового упрочнения является то, что положительный эффект достигается за счет многократности микросоударений при отсутствии заданной траектории, что позволяет упрочнять тонкостенные детали и детали сложной конфигурации и обеспечивает более равномерный характер поверхностной деформации [2].

Ультразвуковое упрочнение свободными шариками приводит к формированию в поверхностном слое сжимающих остаточных напряжений в образцах из титановых сплавов до 450-500 МПа с глубиной залегания 250-350 мкм, а в образцах из быстрорежущих сталей до 400-450 МПа с глубиной залегания 100-150 мкм. Увеличение продолжительности обработки до 150с. ведет к росту σ_τ. При этом область максимальных напряжений располагается на некотором расстоянии от поверхности. Изучение особенностей влияния ультразвукового упрочнения и накатывания шариком на тонкую кристаллическую структуру титановых сплавов ВТ3-1, ВТ9, ОТ4 проводилось на образцах после точения, шлифования и также в отожженном состоянии [3], а в образцах из быстрорежущих сталей Р6М5, Р9К5 после закалки с отпуском и шлифования.

Исследования показали, что ультразвуковое упрочнение вызывает дополнительное уширение рентгеновских интерференционных линий после всех видов обработки. При этом увеличение деформационного упрочнения, определяемое относительным уширением рентгеновских линий на отожженных образцах, происходит более интенсивно. На это, в частности, указывает тот факт, что уровень размытия рентгеновских интерференционных линий в образцах, упрочненных после отжига  ниже, чем в упрочненных после точения. Это связано с тем, что при упрочнении образцов после точения реализуется субструктурное состояние с более мелкими блоками и большими микроискажениями кристаллической решетки.

ЧИТАТЬ ВЕСЬ ТЕКСТ >>>