Спосіб зміцнення виробів з титанових сплавів шляхом дорнування отворів у них

1. Спосіб зміцнення виробів з титанових сплавів шляхом дорнування отворів в них, що включає протягування дорна крізь отвір, що оброблюється, причому діаметр дорна більший за діаметр отвору, який відрізняється тим, що діаметр дорна перевищує діаметр отвору на 0,2%-0,7% відносно діаметра отвору. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перед дорнуванням виконують попередній отвір, розмір діаметра якого дорівнює заданому діаметру кінцевого отвору. (19) (21) u201006432 (22) 26.05.2010 (24) 25.02.2011 (46) 25.02.2011, Бюл.№ 4, 2011 р. (72) КРИВОВ ГЕОРГІЙ ОЛЕКСІЙОВИЧ, МАТВІЄНКО ВАЛЕРІЙ АНДРІЙОВИЧ, РЕЗНІКОВ ВІТАЛІЙ АНАТОЛІЙОВИЧ, ШУЛЕПОВ ВІКТОР МИКОЛАЙОВИЧ (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ АВІАЦІЙНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ" 3 57288 Задачею корисної моделі є вдосконалення способу зміцнення виробів з титанових сплавів шляхом дорнування отворів в них з метою підвищення втомної довговічності виробу, не змінюючи при цьому існуючий діаметр отвору. Поставлена задача вирішується завдяки запропонованому способу, який включає протягування дорна крізь отвір, що оброблюється, причому діаметр дорну більший за діаметр отвору. Згідно з корисною моделлю, діаметр дорну перевищує діаметр отвору на 0,2%-0,7% відносно діаметру отвору. Перед дорнуванням попередній отвір виконують, наприклад, методом свердління, розгортування, а діаметр попереднього отвору дорівнює діаметру кінцевого отвору. Результати досліджень свідчать про те, що при дорнуванні з величиною натягу до 0,7% виріб, який оброблюється, не піддається впливу пластичної деформації в зоні отвору. Однак, дослідним шляхом були отримані дані, що свідчать про зміну мікроструктури виробу з титану в поверхневому шарі стінки отвору після дорнування. Шар модифікованої мікроструктури обумовлений поверхневою деформацією чистого зсуву, яка виникає внаслідок сил тертя при дорнуванні і локального осередку деформації в зоні контакту дорну з поверхнею, що оброблюється. Шар модифікованої мікроструктури має мікротвердість, більшу за мікротвердість шару до модифікації дорнуванням в 1,15-1,25 рази. Модифікована мікроструктура впливає на втомну довговічність, підвищуючи її, в середньому, на 20-50%, що при дорнуванні з величиною натягу до 0,7% дозволяє підвищувати втомну довговічність не змінюючи розмір існуючого отвору. Новизною корисної моделі є визначений дослідним шляхом діапазон величин натягу при дорнуванні отворів у виробах з титанових сплавів, що дозволяє підвищити втомну довговічність, не змінюючи при цьому розмір існуючого отвору. Спосіб здійснюють наступним чином: При обробці виробів з титанових сплавів у виробі, якщо в ньому не виконано отвір, виконують попередній отвір (наприклад методом розгортання), діаметр якого дорівнює діаметру кінцевого отвору, який необхідно отримати в результаті (за 4 даний розмір). Якщо виріб вже має отвір, який необхідно зміцнити, тоді вимірюють діаметр існуючого отвору. Далі підбирають дорн діаметр якого перевищує діаметр отвору на 0,2%-0,7% відносно діаметру отвору, та виконують безпосередньо протягування дорна крізь отвір, що оброблюється, із зусиллям, достатнім для виконання цієї операції. Протягування виконують необхідну кількість разів (переходів). Приклад дослідження. В якості прикладу було обрано виріб з титанового сплаву марки ВТ6С у формі пластин довжиною 160 мм, шириною 24 мм та товщиною 6 мм, в кількості п’яти штук. В пластинах необхідно отримати отвори діаметром 8 мм, в кожній пластині по одному отвору, з полем допуску на діаметр ІТ7. Пластини після дорнування отворів мають бути з підвищеною втомною довговічністю. В кожній пластині, шляхом розгортування, а саме за допомогою розгортки, виконують попередній отвір з діаметром рівним 8 мм, та допуском на діаметр відповідним ІТ7. Наступним кроком підбиралися чотири дорни, діаметри яких більше діаметру отвору на величину натягу, а саме на 0,2%; 0,5%; 0,7% та 1,0%, відповідно, відносно величини діаметру отвору. Далі через отвір в кожній з чотирьох пластин виконали протягування одного дорну, а саме, через отвір в першій пластині виконали протягування дорну з величиною натягу 0,2%, через отвір в другий пластині виконали протягування дорну з величиною натягу 0,5%, через отвір в третій пластині виконали протягування дорну з величиною натягу 0,7%, а через отвір в четвертій пластині виконали протягування дорну з величиною натягу 1,0%, відповідно. В п'ятій пластині дорнування отвору не проводилось. Далі проводились випробування пластин на втомну довговічність. Отримані випробуваннями дані по втомній довговічності пластин, а також величини мікротвердості шару із модифікованою мікроструктурою, інформація щодо наявності пластичної деформації та допуску на діаметр отвору приведені в таблиці 1. Таблиця 1 Найменування показника Втомна довговічність пластин, кількість циклів Мікротвердість поверхневого шару стінки отвору, ГПа Пластична деформація отвору, мм Допуск на діаметр отвору Отвір без зміцнення Зміцнення отворів шляхом дорнування з натягом 0,2% 0,5% 0,7% 1,0% 38·103 45·103 56·103 64·103 80·103 3,6 4,0 4,3 4,5 4,6 0 0 0,002 0,003 0,03 ІТ7 ІТ7 ІТ7 ІТ7 ІТ9 Як можна побачити з таблиці 1, втомна довговічність в межах обраного діапазону натягу збільшується на 20-50% в порівнянні з довговічністю пластини з не зміцненим отвором, модифікована мікроструктура з'являється при величині натягу рівній 0,2% і більше, однак, при величині натягу 5 57288 рівній 1,0%, з'являється суттєва пластична деформація отвору, що є неприпустимим для збереження існуючого діаметру отвору, що оброблюється. Отже, можна зробити висновок, що дорнування саме із запропонованим діапазоном величин натягу, а саме від 0,2% до 0,7%, підвищує міцність виробу з титанових сплавів, завдяки підвищенню втомної довговічності за рахунок отримання в по Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 верхневому шарі стінки отвору модифікованої мікроструктури. Таким чином, запропоноване рішення дозволяє отримати спосіб зміцнення виробів з титанових сплавів шляхом дорнування отворів, який забезпечує підвищення втомної довговічності на 2050%, у порівнянні з не зміцненим виробом, не змінюючи при цьому діаметр отвору. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601