«Advances in Science and Technology» XVIII международная научно-практическая конференция 31 января 2019 Научно-издательский центр «Актуальность. Рф»

Обработка сварных швов шарико–стержневым упрочнителем (ШСУ)
Ранее обработка сварных швов ШСУ не рассматривалась. Шарико–стержневой упрочни-
тель — новый метод обработки, в основе которого лежат процессы поверхностного пластиче-
ского деформирования (ППД). За счет своей конструкции [2] ШСУ может обрабатывать различ-
ные криволинейные поверхности, при этом, не деформируя поверхности сварного изделия.
По утверждению автора [2] при обработке деталей данным методом, происходит сниже-
ние значений внутренних напряжений в среднем на 15 – 20 процентов. Инструмент ШСУ имеет
малые габариты и вес, что позволяет применять его при ремонте и восстановлении изделий.
Схема конструкции на рисунке 2.
Плюсами данного метода являются:
1 — Малый вес инструмента.
2 — Возможность обрабатывать криволинейные поверхности.
3 — Отсутствие деформации обрабатываемых поверхностей.
4 — Возможность обрабатывать габаритные конструкции.
5 — Возможность управления шероховатостью поверхности.
Среди минусов метода ШСУ выделяют следующие:
1 — Значительная вибрация инструмента.
91

---

2 — Средняя производительность.
3 — Глубина обработки не более 10 мм.
Рисунок 2. Схема многоконтактного виброударного инструмента ШСУ: 1- корпус; 2- стержни; 3-
стальные шары; 4- ударник; 5- деталь
Сравнение методов при обработке сварного шва
Рисунок 3. Сварной шов
Как можно увидеть, оба метода достаточно похожи, позволяют обрабатывать широкий
спектр материалов, но при этом инструмент виборомолоток несколько ограничен по сравнению
с ШСУ. Поэтому для сравнения методов обработки введем общее требование. Пусть необхо-
димо обработать стыковой сварной шов, которым сварены две полосы (см. рис 3).
Для метода обработки вибромолотком в работе [1] сказано, для перераспределения внут-
ренних напряжений нужно провести проковку сварного шва за 1 или 2 прохода. При этом
требуется подобрать давление воздуха при котором будет обеспечиваться требуемое качество
поверхности. Для этого требуется определить следующие параметры:
1 — Удельная энергия деформирования α/δ:
2 — Удельная энергия единичного удара W
3 — Частота ударов N;
4 — Скорость перемещения при поковке s.
По формуле (1), представленной в книге [1], можно найти параметр давления воздуха p.
α
δ
=
W ∙ N ∙ η
M
s ∙ H ∙ δ
∙10
−
2
, 
(1)
где:
H — ширина зоны деформирования;
δ — толщина материала в месте деформирования;
η
м
— КПД удара.
При это ничего не сказано о времени обработки, о состоянии внутренних напряжений, од-
нако упоминается появление небольших растягивающих внутренних напряжений. Также не
приходится говорить о шероховатости поверхностей, понятно, что она будет очень большой.
В сваю очередь метод обработки ШСУ требует определения большего количества па-
раметров в работе [2] приведены все формулы, посчитав по которым требуемые значения мож-
но определить все параметры необходимые для качественной обработки поверхности сварного
шва. Вот некоторые из них.
Установившаяся шероховатость:
max
0
0,11
ед
aуст
сф
h
l
R
К
n



. 
(2)
92
1
2
3
4
5

---

где:
h
max
— максимальная глубина деформирования;
l
ед
— единица длины нормального сечения детали;
n
0
— номинальное количество активных инденторов над квадратом упаковки стержней;
К
сф
— коэффициент, учитывающий вид обработки.
Степень упрочнения:
1
4
0,1
y
D
DE
NH
D









. 
(3)
где:
Е
у
— энергия удара;
N — число стержней;
HD — твердость материала по Бринеллю.
η — коэффициент полезного действия устройства, зависящий от потерь энергии.
D — диаметр стержня.
Эти и другие формулы помогают наиболее точно построить технологический процесс об-
работки ШСУ. Это позволит значительно сэкономить время на обработку, получить требуемую
шероховатость поверхности, а также проконтролировать значение упрочненного слоя.