Установка для ультразвукового поверхностного упрочнения сложно-фасонных металлических изделий

Установка для ультразвукового поверхностного упрочнения сложно-фасонных металлических изделий относится к области машиностроения и может быть использована там, где требуется поверхностно-пластическая деформация (наклеп) и одновременное микролегирование поверхностного слоя.

Техническим эффектом предлагаемого технического решения является расширение технологических возможностей установки для ультразвукового поверхностного упрочнения сложно-фасонных металлических изделий, за счет выполнения волноводно-излучающего устройства чашеобразным, с дном, в виде усеченного конуса, что позволяет обрабатывать сложно-фасонные и маложесткие изделия больших типоразмеров, а выполнение системы воздушного охлаждения волноводно-излучающего устройства, реверсивной, позволяет производить вытяжку избытка порошка легирующего материала и металлической пыли во время рабочего цикла, и дополнительно охлаждать волноводно-излучающее устройство во время останова для переустановки деталей, что обеспечивает надежность его работы при повышенном качестве упрочнения. 1 н.п.ф., 3 з.п.ф., 1 ил.

Установка для ультразвукового поверхностного упрочнения сложно-фасонных металлических изделий относится к области машиностроения и может быть использована там, где требуется поверхностно-пластическая деформация (наклеп) и одновременное микролегирование поверхностного слоя.

Известно «Устройство для ультразвукового деформационного упрочнения стальными шариками» по патенту RU 2191101 от 14.06.2000, публикация заявки 20.05.2002, опубликовано 20.10.2002 МПК⁷ В24В 39/04, C21D 7/06, содержащее корпус, концентратор ступенчатого типа и рабочую камеру, отличающееся тем, что рабочая камера образована корпусом и отверстием, выполненным в меньшей ступени концентратора, а устройство снабжено механизмом подачи для перемещения деталей через рабочую камеру.

Но данное устройство не позволяет обрабатывать сложно-фасонные и маложесткие изделия больших типоразмеров, например диаметром до 180 миллиметров, из-за малых размеров рабочей камеры меньшей ступени концентратора.

Наиболее близким техническим решением является «Установка для ультразвукового деформационного упрочнения изделий» по патенту RU ПМ 9788 от 30.09.1998, опубликовано 16.05.1999, МПК⁶ В24В 31/10, содержащая ультразвуковой генератор и корпус, в котором установлен магнитострикционный преобразователь, связанный с ультразвуковым генератором, система охлаждения магнитострикционного преобразователя, волноводно-излучающее устройство, выполненное в виде цилиндра с размещенными в нем металлическими шариками и порошком легирующего материала и установленное между магнитострикционным преобразователем и приспособлением для закрепления обрабатываемого изделия, размещаемого внутри цилиндра волноводно-излучающего устройства, отличающаяся тем, что в нее введен кожух, охватывающий волноводно-излучающее устройство и приспособление для закрепления изделия, и насос, соединенный с внутренним объемом кожуха и снабженный сборником избытка порошка легирующего материала и металлической пыли.

Но данная установка также не позволяет обрабатывать сложно-фасонные и маложесткие изделия больших типоразмеров.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение технологических возможностей волноводно-излучающего устройства, обеспечение надежности его работы при повышении качества упрочнения.

Задача решена за счет установки для ультразвукового поверхностного упрочнения сложно-фасонных металлических изделий, содержащей корпус, в котором установлены ультразвуковой генератор с магнитострикционным преобразователем, оснащенные системой водяного охлаждения, волноводно-излучающее устройство, с системой воздушного охлаждения, при этом волноводно-излучающее устройство выполнено чашеобразным, с дном, в виде усеченного конуса; система воздушного охлаждения волноводно-излучающего устройства, выполнена реверсивной, и снабжена патрубками, внутри которых установлены быстросменные фильтры; дно чашеобразного волноводно-излучающего устройства выполнено, с конусностью 38-42 градусов; система водяного охлаждения ультразвукового генератора и магнитострикционного преобразователя выполнена автономной.

Выполнение волноводно-излучающего устройства чашеобразным, с дном, в виде усеченного конуса позволяет обрабатывать сложно-фасонные и маложесткие изделия больших типоразмеров, за счет большей площади излучающей поверхности.

Выполнение системы воздушного охлаждения волноводно-излучающего устройства, реверсивной, позволяет производить вытяжку избытка порошка легирующего материала и металлической пыли во время рабочего цикла, и дополнительно охлаждать волноводно-излучающее устройства во время останова для переустановки деталей, что обеспечивает надежность его работы при повышенном качестве упрочнения.

Установка для ультразвукового поверхностного упрочнения сложно-фасонных металлических изделий изображена на чертеже, где корпус 1, ультразвуковой генератор 2, магнитострикционный преобразователь 3, основание 4, чашеобразное волноводно-излучающее устройство 5, металлические шарики 6, легирующий материал 7, базовая плита 8, приспособление 9 для закрепления, обрабатываемое изделие 10, шумопоглощающий кожух 11, реверсивный вентилятор 12, патрубки 13, быстросменные фильтры 14, автономная система 15 водяного охлаждения, блокировочные устройства 16, колеса 17, линия усечения 18.

Установка для ультразвукового поверхностного упрочнения сложно-фасонных металлических изделий выполнена следующим образом.

Установка содержит корпус 1, в котором установлен ультразвуковой генератор 2, взаимосвязанный с, закрепленным на основании 4, магнитострикционным преобразователем 3, с, примыкающим к преобразователю сверху, волноводно-излучающим устройством 5.

В чаше полноводно-излучающего устройства 5 размещены металлические шарики 6 и порошкообразный легирующий материал 7, для поверхностно-пластической деформации (наклепа) и одновременного микролегирования поверхностного слоя.

Волноводно-излучающее устройство 5 выполнено из, обладающего низким коэффициентом затухания акустической волны, высокой прочностью и малой удельной плотностью, титанового сплава, чашеобразным, с дном, в виде усеченного конуса, с конусностью 38-42 градуса к линии усечения 18. Конусность в выбранном пределе, за счет равномерного и однородного упрочнения открытых поверхностей детали рабочими телами, например, металлическими шариками 6, позволяет обрабатывать сложно-фасонные и маложесткие изделия диаметром до 180 миллиметров.

Над чашей волноводно-излучающего устройства 5 установлена базовая плита 8 с приспособлением 9, для закрепления внутри чаши обрабатываемого фасонного изделия 10, например, сложно-фасонного и маложесткого изделия, пружины сцепления.

Волноводно-излучающее устройство 5 заключено в шумопоглощающий кожух 11, который соединен с реверсивным вентилятором 12 с помощью патрубков 13, внутри которых установлены быстросменные фильтры 14, для сбора избытков металлической пыли.

Система водяного охлаждения 15 ультразвукового генератора и магнитострикционного преобразователя выполнена автономной, например, в виде миничиллера, и расположена в нижней части корпуса 1.

Установка имеет блокировочные устройства 16 и способна перемещаться в рабочей зоне с помощью четырех колес 17.

Установка для ультразвукового поверхностного упрочнения сложно-фасонных металлических изделий работает следующим образом.

Ультразвуковой генератор 1 преобразует электрическую энергию промышленной частоты в электрическую энергию ультразвуковой частоты, которую подают на магнитострикционный преобразователь 3, преобразующий, электрическую энергию ультразвуковой частоты, в механическую энергию колебаний той же частоты.

Упругие колебания от магнитострикционного преобразователя 3 передаются волноводно-излучающему устройству 5 через его дно, и воспринимаются, размещенными внутри, металлическими шариками 6 и частицами мелкодисперсного порошка легирующего материала 7, которые приходят в хаотическое движение, воздействуя на открытые поверхности обрабатываемого изделия 10. При этом происходит поверхностно-пластическая деформация (наклеп) и одновременное микролегирование поверхностного слоя упрочняемого изделия 10.

За счет выполнения дна чаши в виде усеченного конуса, с конусностью 38-42 градусов, излучающая площадь увеличивается, в сравнении с площадью излучения цилиндрической, в соотношении, например 5 к 3, при максимально допустимом расстоянии до обрабатываемой поверхности детали.

Образующийся при работе волноводно-излучающего устройства 5 акустический ветер выносит избытки порошка легирующего материала из рабочей камеры через технологические зазоры во внутренний объем кожуха 11, из которого этот порошок отсасывается вентилятором 12 и улавливается фильтром 14. При этом поток воздуха, выводимый из кожуха вентилятором 12, дополнительно производит отвод тепла, выделяющегося вследствие взаимодействия (соударения) металлических шариков 6 с внутренней поверхностью чаши 5.

Поскольку при увеличенной площади излучения выделяется больше тепла при соударении, дополнительное охлаждение волноводно-излучающего устройства производят реверсивным вентилятором 12 во время останова для переустановки детали, что обеспечивает надежность его работы при повышенном качестве упрочнения.

Магнитострикционный преобразователь 3, снабжен автономной системой водяного охлаждения, например миничиллером, что освобождает от необходимости осуществления постоянного контроля, как это предусмотрено в аналогах, за состоянием охлаждающей жидкости.

Техническим эффектом предлагаемого технического решения является расширение технологических возможностей установки для ультразвукового поверхностного упрочнения сложно-фасонных металлических изделий, за счет выполнения волноводно-излучающего устройства чашеобразным, с дном, в виде усеченного конуса, что позволяет обрабатывать сложно-фасонные и маложесткие изделия больших типоразмеров, а выполнение системы воздушного охлаждения волноводно-излучающего устройства, реверсивной, позволяет производить вытяжку избытка порошка легирующего материала и металлической пыли во время рабочего цикла, и дополнительно охлаждать волноводно-излучающее устройства во время останова для переустановки деталей, что обеспечивает надежность его работы при повышенном качестве упрочнения.

1. Установка для ультразвукового поверхностного упрочнения сложно-фасонных металлических изделий, содержащая корпус, в котором установлены ультразвуковой генератор с магнитострикционным преобразователем, оснащенные системой водяного охлаждения, волноводно-излучающее устройство с системой воздушного охлаждения, отличающаяся тем, что волноводно-излучающее устройство выполнено чашеобразным, с дном в виде усеченного конуса, а система воздушного охлаждения волноводно-излучающего устройства выполнена реверсивной.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дно чашеобразного волноводно-излучающего устройства выполнено с конусностью 38-42º.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система водяного охлаждения ультразвукового генератора и магнитострикционного преобразователя выполнена автономной.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что реверсивная система воздушного охлаждения волноводно-излучающего устройства снабжена патрубками, внутри которых установлены быстросменные фильтры.