CZ287013B6 - Compacting rolling process of structural part - Google Patents

Compacting rolling process of structural part Download PDF

Info

Publication number
CZ287013B6
CZ287013B6 CZ19952360A CZ236095A CZ287013B6 CZ 287013 B6 CZ287013 B6 CZ 287013B6 CZ 19952360 A CZ19952360 A CZ 19952360A CZ 236095 A CZ236095 A CZ 236095A CZ 287013 B6 CZ287013 B6 CZ 287013B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
notch
rolling
component
rolled
load
Prior art date
Application number
CZ19952360A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ236095A3 (en
Inventor
Horst Seeger
Dieter Thiele
Hans Wagner
Original Assignee
Siemens Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Ag filed Critical Siemens Ag
Publication of CZ236095A3 publication Critical patent/CZ236095A3/cs
Publication of CZ287013B6 publication Critical patent/CZ287013B6/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/16—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons turbine blades; compressor blades; propeller blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P9/00—Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
    • B23P9/02—Treating or finishing by applying pressure, e.g. knurling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/286—Particular treatment of blades, e.g. to increase durability or resistance against corrosion or erosion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/18—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons grooved pins; Rolling grooves, e.g. oil grooves, in articles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/26—Manufacture essentially without removing material by rolling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

Způsob zpevňovacího válcování konstrukční součásti
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu zpevňovacího válcování konstrukční součásti, prováděného podél osy zatížení zatěžované konstrukční součásti ve vrubu, upraveném zhruba kolmo k ose zatížení, při němž je vrub prostřednictvím více, podél osy zatížení vedle sebe upravených a zhruba kolmo k ose zatížení nasměrovaných, drah pevně zválcován, přičemž každá dráha zachycuje vrub jen z části a přičemž se v konstrukční součásti vytvářejí pod vrubem vlastní tlaková pnutí.
Vynález se týká také zejména zpevňovacího válcování kovových konstrukčních součástí, jako turbínových lopatek, přičemž vrub, ve kterém má být taková konstrukční součást pevně zválcována, je zejména přídržná drážka pro přidržování takové konstrukční součásti. Zejména turbínové lopatky, které jsou určeny pro turbínový rotor a v souladu s tím jsou vystaveny velkým provozním zatížením odstředivými silami, mají více přídržných drážek, které jsou uspořádány podél osy zatížení ve dvou navzájem souměrných řadách a které do odpovídajícího zadržovacího ústrojí rotoru turbíny.
Dosavadní stav techniky
Zpevňovací válcování konstrukčních součástí, které je spolu s hladicím válcováním pro hlazení povrchových ploch a kalibrovacím válcováním pro nepatrnou změnu tvaru sloučeno pod obecný pojem povrchové jemné válcování, je podrobně vysvětleno v knize „Festwalzen und Glattwalzen zur Festigkeitssteigerung von Bauteilen“ Německého svazu pro zkoušení materiálu. V této knize jsou přednášky nebo rukopisy přednášek, které byly předneseny na osmém zasedání pracovního okruhu provozní pevnosti v roce 1982. Přednostně je brán zřetel na přednášky Únavové vlastnosti pevně zválcovaných zkušebních tyčí B. Fuchsbauera, str. 23, a vytvoření vlastního pnutí a trvalá pevnost pevně zválcovaných CK 45-zkoušek R. Průmmere a R. Zellera, str. 63. V souladu s tím je pevné zválcování, které se obvykle provádí malými vypouklými kladkami z tvrdého kovu, opracování deformující povrchovou plochu za tím účelem, aby se zvýšila její odolnost, zejména odolnost před kmity, vytvářejícími korozní trhliny. Při zpevňovacím válcování je deformace povrchové plochy z části elastická a z části plastická. Toto zpevňovací válcování jednak vede ke zvýšení tvrdosti opracovaného materiálu na povrchové ploše a ve vrstvách blízkých povrchové ploše a jednak k vytvoření vlastního tlakového pnutí pod povrchovou plochou, tato vlastní tlaková pnutí jsou za určitých okolností vhodná k tomu, aby přerušila nárůst trhlin od povrchové plochy do vnitřku materiálu. Tak se vytváří vlastnost vlastního tlakového pnutí, která spočívá v tom, že působí proti korozním trhlinám vznikajícím kmity.
Zabránění nebezpečí korozních trhlin, vznikajících kmity, je důležitý aspekt při vytváření a při výrobě turbínové lopatky pro plynovou turbínu nebo pro parní turbínu.
Způsob zpevňovacího válcování v úvodu uvedeného typu vychází z DE 40 15 205 Cl, přičemž ta konstrukční součást, která má pevným zválcováním opracovaný vrub je turbínová lopatka. Hlavní znak přitom nespočívá ve vytvoření vlastního zpevňovacího válcování, ale v údajích o nástroji, který je vhodný pro zpevňování určitých vrubů nebo drážek.
Také DE-PS 689 912 se týká procesu zpevňovacího válcování, přičemž se však nezválcovává pevně konstrukční součást v úvodu uvedeného typu, ale plochý kruhový kroužek, který má vytvářet valivou dráhu axiálního válečkového ložiska.
DE 36 01 541 AI se týká zdokonalení kvality povrchu otvoru v nástroji prostřednictvím zpevňovacího válcování povrchové plochy otvoru odvalujícími se kuličkami. Zpevňovací
-1 CZ 287013 B6 válcování se s výhodou uskutečňuje tak, že kuličky jsou vedeny podél osy otvoru a otvor je tak převálcováván na větším počtu drah, které jsou ve vzájemném sousedství a z nichž každá je nasměrována zhruba rovnoběžně k ose otvoru. Tím se mohou vytvořit v nástroji vlastní tlaková pnutí, která jsou v podstatném podílu nasměrována tangenciálně vzhledem k ose otvoru.
Zpevňovací válcování vrubu v konstrukční součásti, které je známé z dosavadního stavu techniky, se uskutečňuje vždy tak, že vypouklá kladka, která má tvar přizpůsobený tvaru vrubu, se odvaluje pod odpovídající přítlačnou silou skrz vrub. Ukázalo se, že se přitom vytvářejí vlastní tlaková pnutí, která jsou anisotropní a z převážné části směřují v podélném směru vrubu. Tím jsou tato vlastní tlaková pnutí jen podmíněně vhodná k tomu, aby působila proti provozním zatížením konstrukčních součástí v úvodu uvedeného druhu, zejména turbínových lopatek, přičemž zatížení se uskutečňuje podél osy zatížení, směřující napříč k vrubu.
Podstata vynálezu
V tomto smyslu si vynález klade za úkol dále zdokonalit v uvedený způsob pro zpevňovací válcování konstrukční součásti zatěžované podél osy zatížení ve vrubu, upraveném zhruba kolmo k ose zatížení, a to tak, aby se z hlediska očekávaného zatížení dosáhlo lepšího nasměrování tlakových pnutí.
Pro řešení tohoto úkolu vytvořený způsob zpevňovacího válcování konstrukční součásti, prováděný podél osy zátěžové konstrukční součásti ve vrubu, upraveném zhruba kolmo k ose zatížení, při němž je vrub prostřednictvím více, podél osy zatížení vedle sebe upravených a zhruba kolmo k ose zatížení nasměrovaných, drah pevně zválcován, přičemž každá dráha pokrývá vrub jen z části a přičemž se v konstrukční součásti vytvářejí pod vrubem vlastní tlaková pnutí, se vyznačuje tím, že sousedící dráhy se pevně zválcují se vzájemným přesahem a tím se vytvoří vlastní tlaková pnutí, která mají vzhledem kose zatížení axiální složky a tangenciální složky, přičemž axiální složky jsou podstatně větší než tangenciální složky.
Vynález vy chází z poznatku, že prostřednictvím zpevňovacího válcování na vedle sebe upravených a vrub jen zčásti pokrývajících drahách lze dosáhnout překlopení vlastních tlakových pnutí o 90°, takže zpočátku zhruba kolmo k ose zatížení nasměrovaná vlastní tlaková pnutí po úplném pevném zválcování směřují k ose zatížení a tím jsou ve zvláštní míře vhodná ktomu, aby zachycovala zatížení, která se uskutečňují podél osy zatížení. Tím lze zejména u turbínové lopatky účinně působit proti nárůstu trhlin a korozním trhlinám, vznikajícím kmity ve vrubu.
Podle vynálezu jsou dráhy pro zpevňovací válcování vrubu uloženy tak, že se navzájem překrývají. Tak lze střídající se účinky mezi již vytvořenými vlastními tlakovými pnutími a mezi vlastními tlakovými pnutími, která se vytvářejí při novém válcovacím procesu, dosáhnout toho, že se vytvoří po ukončení zpevňovacího válcování požadovaná vlastní tlaková pnutí. Také se tak již při zpevňovacím válcování dosáhne do značné míry hladké povrchové plochy vrubu.
Údaj, že vlastní tlaková pnutí pod vrubem mají mít různé vlastnosti, také znamená, že malá povrchová oblast ve vrubu, která je od povrchové plochy až do nepatrné hloubky, která má u obrobku z oceli typicky hodnotu zhruba 0,2 mm, má zůstat mimo pozornost. To v první řadě vyplývá z toho, že oblast povrchové plochy je jinak než hlouběji ležící vrstvy vytvořením převálcování otřepů podrobena zvláště intenzivnímu hnětení, které ovlivňuje a určuje vlastnosti materiálu oblasti povrchové plochy nezaznamenatelným způsobem. Hlavní pozornost se tedy soustřeďuje na ovlivňování vrstev pod oblastí povrchové plochy, což je z hlediska zabránění nárůstu trhlin postačující.
-2CZ 287013 B6
Zvláště se uskutečňuje zpevňovací válcování vrubu konstrukční součásti tak, že axiální složky vlastních tlakových pnutí jsou až do hloubky o hodnotě 0,6 mm zhruba o 50 % větší než tangenciální složky vlastních tlakových pnutí.
Zvláště výhodné je, když mají axiální složky vlastních tlakových pnutí hodnoty zhruba 500 Newton/mm2, a to až do hloubky 1,5 mm.
Každé z uvedených opatření a s výhodou obě opatření ve vzájemné kombinaci zajišťují vlastní tlaková pnutí s vlastnostmi, které zejména u turbínové lopatky jsou účinné pro předcházení vytváření trhlin a korozních trhlin, vznikajících kmity při očekávaných namáháních.
S výhodou pokiývá každá dráha vrub nejvýše z jedné šestiny, čímž je ve skutečnosti potřebný větší počet válcovacích procesů, aby se vrub zcela pevně zválcoval. Také to je z hlediska dosažení požadovaných vlastních tlakových pnutí zvláště potřebné.
Zpevňovací válcování se dále výhodně uskutečňuje tak, že každá dráha se převálcuje vypouklou kladkou, která má maximální poloměr zaoblení, který je podstatně menší než minimální poloměr zakřivení vrubu. Pro zpevňovací válcování vrubu lze přitom použít jednu jedinou kladku, která je následně vedena po všech drahách. Je však také možné pro zpevňovací válcování vrubu použít uspořádání s více kladkami uvedeného typu. Naposledy uvedené opatření se velmi výhodně uplatní pro zpevňovací válcování vrubu s relativně komplikovaným průřezem.
S výhodou se vrub po pevném zválcování přídavně válcuje hladce, což lze provést jednou jedinou kladkou, která pokrývá vrub v celé pevně zválcované oblasti a jejíž tvar je dostatečně přizpůsoben tvaru vrubu. Prostřednictvím hladicího válcování lze odstranit menší nepravidelnosti povrchové plochy konstrukční součásti ve vrubu, čímž se ještě zdokonalí kvalita povrchové plochy, zejména z hlediska její odolnosti proti korozi.
Hladicí válcování se s výhodou uskutečňuje jednou kladkou, která současně pokrývá větší počet drah. Tak lze zejména odstranit otřepy, které se vytvořily případně při zpevňovacím válcování mezi navzájem sousedícími drahami, a jednoduchými prostředky je zajištěno, že síla, kterou kladka působí při hladicím válcování na vrub, je v přiměřeném poměru k síle, působící při zpevňovacím válcování. S výhodou je tlak, vykonávaný na vrub při hladicím válcování, značně menší než tlak při zpevňovacím válcování. Zvláště výhodné je při hladicím válcování současně je při hladicím válcování současně pokrýt všechny dráhy vrubu, čímž lze uskutečnit hladicí válcování s jediným nasazením k tomu účelu určené kladky. Případně je také možné tuto kladku vést přes vrub vícekrát. Ve všech případech lze v návaznosti na zpevňovací válcování podle vynálezu prostřednictvím jednoduchých prostředků a s nízkými náklady dosáhnout hladké povrchové plochy vrubu.
Způsob podle každého uspořádání je zvláště vhodný pro zpevňovací válcování vrubu v konstrukční součásti sestávající z kovu, zejména v konstrukční součásti, která sestává z oceli, například jako chromové oceli. Jako chromová ocel přitom přichází v úvahu zejména ocel X20Crl3. Tato ocel se používá zejména často pro turbínové lopatky. Další kovy, ze kterých mohou sestávat konstrukční součásti, opracovávané podle vynálezu, jsou titan a slitiny titanu. Zejména důležité je využití způsob podle vynálezu na konstrukční součásti z vysoce pevného materiálu, zejména z vysoce pevné oceli nebo z vysoce pevné slitiny titanu.
Jak již bylo uvedeno, je způsob podle vynálezu zejména vhodný pro turbínovou lopatku, přičemž vrub je zejména přídržná drážka. Především na turbínové lopatce se způsob zvláště výhodně využívá tak, že se současně pevně zválcují dvě navzájem protilehlé přídržné drážky. Tím se dosáhne úspor z hlediska pracovních nákladů, protože lze opracovávat současně dva vruby, a úspor v zařízení, protože se vždy pro jednu přídržnou drážku opírají proti sobě dvě kladky a tak jsou zvláštní opěrná ústrojí nadbytečná. Mimoto se dosáhne bezpečné souměrnosti v současně
-3CZ 287013 Β6 pevně zválcovaných přídržných drážkách z hlediska vlastních tlakových pnutí, což je opět výhodné z hlediska vytváření odporu proti nárůstu trhlin a korozních trhlin, vznikajících kmity.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí.
Na obr. 1 je schematicky znázorněno uspořádání s konstrukční součástí s pevně válcovanými vruby, jakož i kladkami pro zpevňovací válcování, případně hladicí válcování.
Na obr.2 je znázorněno porovnání příčného řezu vrubu před a po zpevňovacím válcování.
Na obr.3 je schematicky znázorněna turbínová lopatka.
Na obr.4 je znázorněno uspořádání pro zpevňovací válcování vrubu na turbínové lopatce.
Na obr.5 je znázorněno uspořádání obdobné jako na obr. 1.
Naobr.6 je znázorněn diagram závislosti hloubky a vlastních tlakových pnutí, vytvořených v uspořádání podle obr. 5 způsobem podle vynálezu.
Naobr.7 je znázorněn diagram závislosti hloubky a vlastních tlakových pnutí, vytvořených v uspořádání podle obr. 5 podle dosavadního stavu techniky.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je znázorněna konstrukční součást 2, která má být zatížitelná podél osy 1 zatížení a která má dva vruby 3, které mají být upraveny napříč k ose 1 zatížení, tedy navenek z roviny výkresu. Patrný je také průřez, který je rovnoběžný s osou 1 zatížení, zejména radiálně axiální průřez. Každý vrub 3 má minimální poloměr 4 zakřivení, který u znázorněného příkladu provedení jednoduše odpovídá poloměru 4 zakřivení v průřezu kruhového vrubu 3. Vpravo znázorněný vrub 3 je prostřednictvím odpovídající vypouklé kladky 6 pevně válcován podle vynálezu. Tato vypouklá kladka 6 je na svém vnějším obvodu zaoblena a má maximální poloměr 7 zaoblení, který, protože vypouklá kladka 6 má profil anuloidu, odpovídá u znázorněného příkladu provedení prostě poloměru 4 zakřivení vrubu 3 a vypouklé kladky 6. Podstatně výhodné však je, když je poloměr zakřivení vypouklé kladky 6 podstatně menší než minimální poloměr 4 zakřivení vrubu 3. Potom je pro úplné pevné zválcování vrubu 3, a to nejméně pro pevné zválcování na všech k tomu účelu v úvahu přicházejících místech vrubu 3, potřebné vícenásobné převalení s vypouklou kladkou 6. Držák 10, který je držen ve vypouklé kladce 6, může ktomu účelu mít například ústrojí pro posuv podél osy 1 zatížení. Vypouklá kladka 6 je otočná kolem osy 8 otáčení. Na levé straně je pro srovnání znázorněna kladka 13 s maximálním poloměrem 7 zaoblení, který zhruba odpovídá minimálnímu poloměru 4 zakřivení vrubu 3, prostřednictvím které se po uskutečněném zpevňovacím válcování provede na vrubu 3 hladicí válcování. Toto hladicí válcování slouží zejména pro vyhlazení povrchové plochy vrubu 3, což může být důležité pro další zdokonalení kvality. Kladka 13 je také otočná kolem osy 8 otáčení a je rovněž upevněna v odpovídajícím držáku 10. Podle stavu techniky může být kladka 13 použita případně také ke zpevňovacímu válcování.
Na obr. 2 je ve větším měřítku znázorněna změna tvaru, která se vytvoří na vrubu 3 v konstrukční součásti 2 prostřednictvím zpevňovacího válcování. Před zpevňovacím válcováním má vrub 3 čárkovanou čarou vyznačený počáteční obrys 14, který se v průběhu zpevňovacího válcování změní na šafrovanou plochu, omezenou výsledným obrysem 15. Zpevňovací válcování
-4CZ 287013 B6 se provádí tak, že neznázoměná vypouklá kladka 6 se převaluje přes vrub 3 po více vedle sebe upravených a navzájem se částečně překrývajících drahách 5. Převalování po vrubu 3 způsobí vždy určitou změnu tvaru, přičemž všechny změny tvaru, způsobené při zpevňovacím válcování, jsou znázorněny na obr. 2. Změny tvaru vytvoří jednak určité vytvrzení přetvařované povrchové plochy a jednak vlastní tlaková pnutí pod přetvařovanou povrchovou plochou. Prostřednictvím zpevňovacího válcování po mnoha vedle sebe upravených drahách 5 lze dosáhnout zvláště příznivého rozdělení a nasměrování vlastních tlakových pnutí, což bude v dalším ještě blíže vysvětleno. Jak je patrno z obr. 2, může být přetvařování vrubu 3 od jedné dráhy 5 k další dráze 5 různé, k čemuž lze zejména měnit sílu, kterou je vypouklá kladka 6 přitlačována na vrub 3, podle obr. 1. Prostřednictvím tohoto opatření je možné přizpůsobovat jak tvar výsledného obrysu 15, tak i rozdělení tvrdosti a vlastních tlakových pnutí velmi jemně podle vytlačených požadavků, a to zejména podle požadavků, vytlačených ve smyslu vynálezu.
Na obr. 3 je znázorněna konstrukční součást 2 ve tvaru turbínové lopatky s jedním, jen částečně znázorněným, listem 12, kolem kterého v provozu proudí proudící prostředí, a patní část 11, která je zakotvena v rotoru turbíny. K tomu účelu má patní část 11 vruby 3, které složí jako přídržné drážky a do kterých zasahují odpovídající doplňkové součástky. Účelné je zejména pevně zválcovat popsaným způsobem tyto vruby 3. Osa 1 zatížení prochází v podélném směru listu 12 a přídržné drážky ve tvaru vrubů 3 jsou nasměrovány zhruba kolmo k ose 1 zatížení.
Na obr. 4 je znázorněno, a to při pohledu podél osy 1 zatížení, jak může být turbínová lopatka s patní částí 11 a s listem 12 pevně zaválcována do neznázoměných přídržných drážek. Patní část 11 je k tomu účelu upnuta v dalším držáku 9. Patní část 11 má kolmo k ose 1 zatížení obrys se dvěma zahnutými stranami 16, ve kterých jsou také vruby 3. Takto ohnuté strany 16 se příležitostně používají u turbínových lopatek, které jsou určeny pro koncové stupně nízkotlakých parních turbín. Tyto konstrukční součásti 2 ve tvaru turbínových lopatek jsou v provozu vy staveny zvláště vysokému mechanickému zatížení, které lze prostřednictvím zahnutých stran 16 zvláště dobře zachycovat. Pro zpevňovací válcování jsou navzájem protilehlé vypouklé kladky 6 současně zatlačovány do zahnutých stran 16, k čemuž jsou mimo ústrojí pro vytváření potřebných sil upraveny také odpovídající držáky. Konstrukční součást 2 ve tvaru turbínové lopatky je ve směru šipky vykyvována mezi oběma vypouklými kladkami 6. Vypouklé kladky 6 se tak opírají o sebe navzájem a nemusejí se vytvářet zvláštní opěrná ústrojí pro konstrukční součástky 2 ve tvaru turbínových lopatek.
Na obr. 5 je znázorněno uspořádání obdobné jako na obr. 1, přičemž konstrukční součást 2 je zkušební vzorek turbínové lopatky. Je zde také vyznačena osa 1 zatížení. Na levé straně je zkušební vzorek přejížděn vypouklou kladkou 6, která na konstrukční součást 2 působí relativně malým poloměrem zakřivení a v souladu s tím je určena pro zpevňovací válcování podle vynálezu. Na pravé straně je konstrukční součást 2 převálcována kladkou 13 s podstatně větším maximálním poloměrem zakřivení, která jev souladu s tímto procesem určena pro hladicí válcování, nebo jak to bude v dalším popsáno v souladu s obr. 7, pro způsob zpevňovacího válcování dosažitelný podle dosavadního stavu techniky. Konstrukční součást 2 sestává z materiálu X20Crl3 a je pro v dalším popsané příklady převálcována vypouklou kladkou 6, která má anuloidní oblast s poloměrem o hodnotě 1,5 mm, který tak odpovídá maximálnímu poloměru zaoblení, a působí na konstrukční součást 2, přičemž má průměr o hodnotě 138,5 mm. Konstrukční součást 2 je převálcovávána na jedenácti drahách, jejichž středy jsou ve vzájemném odstupu o hodnotě 0,5 mm. Síla, kterou je vypouklá kladka 6 na konstrukční součást 2 přitlačována, se mění od dráhy ke dráze mezi 2,8 kN až 25 kN, přičemž v souladu s tím má tlak vykonávaný na konstrukční součást 2 hodnotu mezi 14 až 125 barů tedy 14· 10_1Mpa až 125 · 10'1 Mpa. Pro porovnání je konstrukční součást 2 na pravé straně převálcovávána kladkou 13, která působí na konstrukční součást 2 anuloidní oblastí s poloměrem zakřivení o hodnotě 3,8 mm. Při šesti převálcování byly vytvořeny vždy dvakrát síly o hodnotě 10 kN, 20 kN a 30 kN. Průměr kladky 13 má také hodnotu 138,5 mm.
-5CZ 287013 B6
Na obr. 6 jsou znázorněna vlastní tlaková pnutí, vytvořená v konstrukční součásti 2 způsobem podle vynálezu, nanesené do hloubky při měření od koncového obrysu. Je zcela jasně patrno, že až do hloubky 1,5 mm a nad ní mají axiální složky 17 zřetelně větší hodnoty než tangenciální složky 18. Až do hloubky 0,6 mm jsou axiální složky 17 větší zhruba o 50 % než tangenciální složky 18 a přitom mají axiální složky 17 až do hloubky 1,5 mm hodnoty zhruba 500N/mm2. Údaje o vlastních tlakových pnutích na obr. 6 jsou jako negativní hodnoty. Pozitivní hodnoty na pořadnici by odpovídaly tahovým vlastním pnutím.
Na obr. Ί jsou pro provozní znázorněny axiální složky 17 a tangenciální složky 18 vlastních tlakových pnutí, které jsou vytvářeny kladkou 13, podle obr. 5. Mimo malou oblast 19 povrchové plochy, která prochází od povrchové plochy až do hloubky zhruba 0,2 mm, jsou hodnoty axiálních složek 17 vždy menší než hodnoty tangenciálních složek 18 vlastních tlakových pnutí. V oblasti 19 povrchové plochy jsou mimo to axiální složky 17 vystaveny značnému kolísání, takže zde nelze hovořit o systematické tendenci. Podstatné vlastnosti způsobu podle vynálezu vyplývají velmi zřetelně zejména z porovnání obr. 6 a 7. V souladu s tím je podle vynálezu poprvé možné získat směr a, jak je to z porovnání zřetelně patrno, také hodnotu vlastních tlakových pnutí v konstrukční součásti 2 prostřednictvím odpovídajícího vytvoření zpevňovacího válcování a získat velikosti a směry, které jsou zvláštním způsobem přizpůsobeny podle očekávaných zatížení konstrukční součásti 2.

Claims (11)

1. Způsob zpevňovacího válcování konstrukční součásti, prováděného podél osy (1) zatížení zatěžované konstrukční součásti (2) ve vrubu (3), upraveném kolmo k ose (1) zatížení, při němž je vrub (3) prostřednictvím více, podél osy (1) zatížení vedle sebe upravených a kolmo k ose (1) zatížení nasměrovaných, drah (5) pevně zválcován, přičemž každá dráha (5) pokrývá vrub (3) jen zčásti a přičemž se v konstrukční součásti (2) vytvářejí pevným válcováním pod vrubem (3) vnitřní tlaková pnutí, vyznačující se tím, že sousedící dráhy (5) se při válcování vzájemně přesahují a naválcováním odpovídajícím drahám (5) přizpůsobenou silou se zválcují tak, že se vytvoří vnitřní tlaková pnutí, která mají vzhledem k ose (1) zatížení axiální složky (17) a tangenciální složky (18), přičemž axiální složky (17) mají větší hodnoty než tangenciální složky (18).
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zpevňovací válcování se provádí se silou způsobující, že axiální složky (17) v konstrukční součásti (2) jsou až do hloubky 0,6 mm pod vrubem (3) o 50 % větší než tangenciální složky (18).
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zpevňovací válcování se provádí se silou způsobující, že axiální složky (17) v konstrukční součásti (2) mají až do hloubky 1,5 mm pod vrubem (3) hodnoty 500 N/mm2.
4. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že každá dráha (5) pokrývá nejvýše jednu šestinu vrubu (3).
5. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že každá dráha (5) se převálcuje vypouklou kladkou (6), která má maximální poloměr (7) zaoblení, který je menší než minimální poloměr (4) zakřivení vrubu (3), který se určuje v průřezu rovnoběžném s osou (1) zatížení.
-6CZ 287013 B6
6. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vrub (3) se po zpevňovacím válcování válcuje hladce.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že vrub (3) se hladce válcuje kladkou (13), která pokrývá současně více drah (5), zejména všechny dráhy (5).
8. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že konstrukční součást (2) sestává z kovu, zejména z oceli, titanu nebo slitiny titanu.
9. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že konstrukční součástí (2) je turbínová lopatka.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že vrub (3) je přídržná drážka na turbínové lopatce.
11. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že turbínová lopatka má dvě navzájem protilehle upravené přídržné drážky, ve kterých se současně pevně válcuje.
CZ19952360A 1993-03-22 1994-03-15 Compacting rolling process of structural part CZ287013B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4309176A DE4309176C2 (de) 1993-03-22 1993-03-22 Verfahren zum Festwalzen eines Bauteils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ236095A3 CZ236095A3 (en) 1996-01-17
CZ287013B6 true CZ287013B6 (en) 2000-08-16

Family

ID=6483477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19952360A CZ287013B6 (en) 1993-03-22 1994-03-15 Compacting rolling process of structural part

Country Status (12)

Country Link
US (1) US5666841A (cs)
EP (1) EP0690768B1 (cs)
JP (1) JP3456995B2 (cs)
CN (1) CN1046881C (cs)
CA (1) CA2158761C (cs)
CZ (1) CZ287013B6 (cs)
DE (2) DE4309176C2 (cs)
ES (1) ES2120020T3 (cs)
PL (1) PL174540B1 (cs)
RU (1) RU2128109C1 (cs)
UA (1) UA35610C2 (cs)
WO (1) WO1994021427A1 (cs)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19511882B4 (de) * 1995-03-31 2005-01-05 Audi Ag Verfahren zum Verfestigen von Werkstückoberflächen
DE19516834A1 (de) * 1995-05-08 1996-11-14 Siemens Ag Walzvorrichtung zur Erzeugung von Druckeigenspannungen in einem Bauteil sowie Verwendung der Walzvorrichtung
BR9611944A (pt) * 1995-12-14 1999-12-28 Attlington Invest Ltd Processo de produzir um perfilado de metal.
US5826453A (en) * 1996-12-05 1998-10-27 Lambda Research, Inc. Burnishing method and apparatus for providing a layer of compressive residual stress in the surface of a workpiece
DE19740290B4 (de) * 1997-09-13 2004-05-27 Volkswagen Ag Verfahren zum Festwalzen der Oberfläche von Bauteilen, insbesondere von rotationssymmetrischen oder nicht-rotationssymmetrischen Drehteilen
FR2780482B1 (fr) * 1998-06-30 2000-07-21 Coflexip Procede de fabrication d'une carcasse metallique pour conduite flexible ou ombilical
US6415486B1 (en) 2000-03-01 2002-07-09 Surface Technology Holdings, Ltd. Method and apparatus for providing a residual stress distribution in the surface of a part
US6622570B1 (en) 2000-03-01 2003-09-23 Surface Technology Holdings Ltd. Method for reducing tensile stress zones in the surface of a part
JP4065644B2 (ja) * 2000-03-16 2008-03-26 新日本製鐵株式会社 耐衝撃特性に優れた耐衝撃用冷間加工硬化チタン成品及びその製造方法
DE10052753A1 (de) * 2000-10-25 2002-05-08 Hegenscheidt Mfd Gmbh & Co Kg Gerät zum Festwalzen von Kurbelwellen
EP1262280B1 (de) * 2001-05-28 2005-11-02 Hegenscheidt-MFD GmbH & Co. KG Vorrichtung zum Festwalzen von Einstichen und Radien der Lagerstellen von Kurbelwellen
JP2005508256A (ja) * 2001-11-02 2005-03-31 ザ・ボーイング・カンパニー 圧縮残留応力パターンを有する溶接継手を形成するための方法及び装置
DE10245396A1 (de) * 2002-09-28 2004-04-15 Mtu Aero Engines Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken
DE10308124B3 (de) * 2003-02-26 2004-09-23 Hegenscheidt-Mfd Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Festwalzen von Übergängen zwischen Lagerzapfen und Wangen von Kurbelwellen
DE10340267A1 (de) * 2003-08-29 2005-03-17 Ecoroll Ag Werkzeugtechnik Walzwerkzeug und Walzrolle zum Walzen, insbesondere Festwalzen, eines Werkstücks
GB2406532A (en) * 2003-10-03 2005-04-06 Rolls Royce Plc An apparatus for forming a compressively stressed layer in a root of a blade
CN100464937C (zh) * 2004-06-28 2009-03-04 周柏森 一种金属材料表面突体滚压处理方法
US7384244B2 (en) * 2004-12-16 2008-06-10 General Electric Company Fatigue-resistant components and method therefor
EP1848876B1 (de) 2005-02-15 2011-08-17 Alstom Technology Ltd VERFAHREN ZUR ERHÖHUNG DER ERMÜDUNGSLEBENSDAUER EINES SCHAUFELFUßES EINER TURBOMASCHINENSCHAUFEL
US7805972B2 (en) * 2005-10-12 2010-10-05 Surface Technology Holdings Ltd. Integrally bladed rotating turbo machinery and method and apparatus for achieving the same
US8079120B2 (en) * 2006-12-30 2011-12-20 General Electric Company Method for determining initial burnishing parameters
US8051565B2 (en) * 2006-12-30 2011-11-08 General Electric Company Method for increasing fatigue notch capability of airfoils
CN101412182B (zh) * 2007-10-17 2010-11-24 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种gh150合金高压压气机动、静叶片冷辊轧工艺
DE102010013480A1 (de) * 2009-10-02 2011-04-07 Ferroll Gmbh Spanwerkzeug, insbesondere Schälwerkzeug, Aufbohrkopf, Vollbohrkopf oder Bohrkopf, sowie Zerspanungsmaschine und Verfahren
US20110158767A1 (en) * 2009-12-29 2011-06-30 Ohio Rod Products Reduced material, content fasteners and systems and methods for manufacturing the same
DE102011007224A1 (de) * 2011-04-12 2012-10-18 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren und Herstellung eines einstückigen Rotorbereiches und einstückiger Rotorbereich
US9737965B2 (en) * 2012-01-23 2017-08-22 United Technologies Corporation Roll peening tooling and process
RU2530606C2 (ru) * 2012-04-19 2014-10-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Предприятие "Сенсор" Способ формирования плосковершинного микрорельефа трибосопряжений со смазочными микровпадинами
JP5997937B2 (ja) * 2012-05-31 2016-09-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン動翼およびタービンロータの製造方法
DE102012018604A1 (de) 2012-09-20 2014-03-20 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Walzwerkzeugvorrichtung
DE102012018605A1 (de) 2012-09-20 2014-03-20 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Walzwerkzeugvorrichtung
EP2932011B1 (en) * 2012-12-14 2020-08-05 Brinkman Products, Inc. Cold root-rolling device
DE102012223475A1 (de) * 2012-12-17 2014-06-18 Aktiebolaget Skf Verfahren zum Bearbeiten eines Oberflächenbereichs eines Wälzlagerrings und Wälzlagerring sowie Wälzlager
US9566638B2 (en) * 2013-12-18 2017-02-14 United Technologies Corporation Deep rolling tool with force adjustment
US9573175B2 (en) 2013-12-18 2017-02-21 United Technologies Corporation Deep rolling tool for blade fatigue life enhancement
US9421602B2 (en) 2013-12-18 2016-08-23 United Technologies Corporation Machine for deep rolling tool positioning
US9573184B2 (en) * 2013-12-18 2017-02-21 United Technologies Corporation Deep rolling tool for processing blade root
JP6548462B2 (ja) * 2014-06-17 2019-07-24 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 付加製造方法
DE102015219351A1 (de) * 2015-10-07 2017-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Stahl oder Titan mit einer ausscheidungshärtenden Nickelbasislegierung und Bauteil
US9902482B2 (en) * 2015-10-28 2018-02-27 The Boeing Company Deep rolling forming
US10118274B2 (en) * 2015-10-30 2018-11-06 Aktiebolaget Skf Apparatus for producing compressive residual stress in balls
US10480578B2 (en) 2015-10-30 2019-11-19 Aktiebolaget Skf Method of imparting compressive residual stress to balls
US9879536B2 (en) 2015-12-21 2018-01-30 General Electric Company Surface treatment of turbomachinery
US10384326B2 (en) 2015-12-21 2019-08-20 General Electric Company Surface treatment of turbomachinery
CN107282944A (zh) * 2016-04-01 2017-10-24 刘宣 一种手环加工砂纹的设备
US10603761B2 (en) * 2016-06-06 2020-03-31 United Technologies Corporation Deep roll peening system and method
CN106755859B (zh) * 2016-11-30 2018-06-08 燕山大学 一种拼焊板材局部预硬化方法及辊轧装置
US10786883B2 (en) * 2016-12-20 2020-09-29 United Technologies Corporation Deep rolling tool and method
US10610963B2 (en) 2017-05-17 2020-04-07 General Electric Company Surface treatment of turbomachinery
CN109338256B (zh) * 2018-11-23 2020-12-04 南京理工大学 一种利用局部滚压获得软硬异质层状金属薄板的制备方法
KR102275595B1 (ko) * 2019-02-08 2021-07-09 부산대학교 산학협력단 내마모성 롤러 및 그 제조 방법
CN110118689A (zh) * 2019-06-25 2019-08-13 上海海隆石油管材研究所 一种硫化氢试验用冷滚压四点弯曲试样
CN112296691B (zh) * 2020-11-10 2021-08-31 浙江夏厦精密制造股份有限公司 一种用于成品蜗杆的挤压式去应力方法及装置
CN114523016B (zh) * 2022-02-18 2023-03-10 北京航空航天大学 一种涡轮盘榫槽凹圆弧表面的滚压强化加工方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US448053A (en) * 1891-03-10 etjkenthal
DE869912C (de) * 1944-08-19 1953-03-12 Ver Kugellagerfabriken Ag Verfahren zum Fertigbearbeiten der Rollbahnen von Waelzlagern
JPS5441253A (en) * 1977-09-07 1979-04-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Plastic working method for gear-surface
SE8005039L (sv) * 1980-07-09 1982-01-10 Uddeholms Ab Sett att minska benegenheten for tandbottensprickor hos sagar
US4448053A (en) * 1982-05-18 1984-05-15 Rockwell International Corporation Method of stress rolling a metallic rim
SU1258577A2 (ru) * 1985-01-07 1986-09-23 Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР Инструмент дл упрочнени впадин зубчатых колес
DE3601541A1 (de) * 1986-01-20 1987-07-23 Kraftwerk Union Ag Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der oberflaechenguete von bohrungen
US5099558A (en) * 1988-04-25 1992-03-31 The B. F. Goodrich Company Burnishing tool holder
DE4015205C1 (en) * 1990-05-11 1991-08-22 Mtu Muenchen Gmbh Method of reinforcing gas turbine rotor - has balls forced against base surface of slot in rotor to compress it

Also Published As

Publication number Publication date
UA35610C2 (uk) 2001-04-16
JP3456995B2 (ja) 2003-10-14
PL310548A1 (en) 1995-12-27
JPH08507969A (ja) 1996-08-27
CA2158761C (en) 2005-02-22
DE4309176C2 (de) 1995-10-19
ES2120020T3 (es) 1998-10-16
RU2128109C1 (ru) 1999-03-27
EP0690768B1 (de) 1998-07-22
CN1046881C (zh) 1999-12-01
DE59406504D1 (de) 1998-08-27
CN1119841A (zh) 1996-04-03
CZ236095A3 (en) 1996-01-17
DE4309176A1 (de) 1994-09-29
PL174540B1 (pl) 1998-08-31
WO1994021427A1 (de) 1994-09-29
CA2158761A1 (en) 1994-09-29
US5666841A (en) 1997-09-16
EP0690768A1 (de) 1996-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ287013B6 (en) Compacting rolling process of structural part
CA1189692A (en) Turbine blade repair
CN110977144B (zh) 通过扩散焊接接合两种材料的方法
Gorla et al. Bending fatigue strength of innovative gear materials for wind turbines gearboxes: Effect of surface coatings
Segawa et al. Development of a new tool to generate compressive residual stress within a machined surface
CN102052384A (zh) 大型动力机械的轴及其轴颈表面的修复方法
US3884730A (en) Machine element of surface-hardened steel having an improved resistance against wear, heat, and mechanical stress
Sanchez et al. Effect of hot burnishing aided by infrared radiation on the modification of surface and subsurface of AISI 1045 steel
CN103958703A (zh) 由低碳含量的奥氏体不锈钢制成的预制体生产用于核反应堆的耐磨损且耐腐蚀的包层的方法、相应的包层及相应的控制簇
CN103958721B (zh) 生产用于核反应堆的耐磨损且耐腐蚀的不锈钢部件的方法、相应的部件及相应的控制簇
Lara et al. Effect of sandblasting on low and high-cycle fatigue behaviour after mechanical cutting of a twinning-induced plasticity steel
EP3321381B1 (en) Treated tapered article and method of treatment for a tapered article
DE102009018407A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer gebauten Nockenwelle
RU2120478C1 (ru) Способ формирования упрочненного слоя детали
RU2235794C2 (ru) Способ и устройство для термосиловой обработки осесимметричных длинномерных деталей
US20220412407A1 (en) Method for increasing the load-bearing capacity, and rolling device for hard rolling a surface-hardened rolling-bearing raceway
Guterres et al. The Effect of Temperature in Induction Surface Hardening on the Distortion of Gear
Breidenstein et al. Fatigue life analysis of deep rolled bearing inner rings
Onishkov et al. Limit-State Criteria and Their Use in Conditions of the Significant Structural Heterogeneity of the Gear Steel
Seki et al. Influence of shot peening on surface durability of case-hardened steel gears (Influences of shot velocity and shot diameter)
US10907485B2 (en) Propeller blades
US11090742B2 (en) Method for machining a rack and rack machined according to said method
JP2754002B2 (ja) 旋回輪の低歪熱処理方法
Prabhu et al. Turn-assisted deep cold rolling-a cost effective mechanical surface treatment technique for surface hardness enhancement
Engel et al. New materials and surface finishing methods for cold forging tools

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20040315