CZ302940B6

CZ302940B6 - Zpusob mechanického zpevnování povrchu kovového polotovaru a zarízení k provádení tohoto zpusobu

Info

Publication number: CZ302940B6
Application number: CZ20100920A
Authority: CZ
Inventors: Nový@Zbyšek; Jíra@Tomáš; Zemko@Milan
Original assignee: Comtes Fht A.S.
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-01-18
Also published as: CZ2010920A3

Abstract

Zpusob deformacního zpracování povrchu kovového polotovaru spocívá v tom, že ke kovovému polotovaru (P) ustavenému do pouzdra (2) bezvulove obemykajícího kovový polotovar (P) se priloží tvarové teleso (1) plochou (11) odpovídající povrchu kovového polotovaru (P). Z plochy (11) vystupuje alespon jedno žebro (12) zasahující do povrchu kovového polotovaru (P) maximálne do 0,125 tlouštky kovového polotovaru. Následne se kovový polotovar (P) a tvarové teleso (1) spolu se žebrem (12) vzájemne pohybují napríc žebru (12).

Description

Oblast techniky

Vynález se zabývá způsobem mechanického zpevňování povrchu kovového polotovaru.

Dosavadní stav techniky

Doposud užívané způsoby deformačního zpracování povrchu jsou součástí mechanického tváření za studená, pri které se mění pevnost v celém profilu za současné změny rozměru, zejména tloušťky. Jsou však známé i mechanické postupy, jejichž hlavním cílem je povrchová úprava kovových polotvarů, která se zaměřuje na zmenšení drsnosti, pri kterém se současně zvyšuje povrchová tvrdost. Jedná se o válečkování, kuličkování či honování. Změna tvrdosti se projeví pouze na povrchu, zatímco vnitřní struktura je neovlivněna.

Deformační zpracování povrchu spočívající v přítlaku nástroje, tvořeného válcovacími elementy uloženými v hydrostatických ložiscích, je popsáno v patentu EP 1275472. Kalené kuličky jsou uloženy v lícovaných pouzdrech, kde na kuličky působí tlak kapaliny. Deformace povrchu však zasahuje maximálně do hloubky 0,01 mm a nemá proto vliv na vnitřní strukturu materiálu. Velikost zrna po takovém zpracování zůstává nezměněna a následně i ostatní mechanické vlastnosti.

Podstata vynálezu

Způsob podle vynálezu je určený pro deformační zpracování povrchu kovového polotovaru. Kovový polotovar se uloží do podložky, která jej bezvůlově obemyká po celém obvodu. Ke kovovému polotovaru se přiloží tvarové těleso plochou odpovídající povrchu kovového polotovaru. Z plochy vystupuje alespoň jedno žebro zasahující do povrchu kovového polotovaru maximálně do 0,125 tloušťky kovového polotovaru. Následně se kovový polotovar a tvarové těleso spolu se žebrem vzájemně pohybují napříč žebru. Tímto dochází k masivní deformaci materiálu pri velkém stupni protvárení povrchové vrstvy a to v závislosti na přesahu vystupujícího žebra z plochy tvarového tělesa a počtu pohybových cyklů. Bezvůlovým ustavením kovového polotovaru na podložce se předejde vzniku rozměrových změn kovového polotovaru. Tímto postupem se zjemní struktura zrna v povrchové vrstvě, což má za následek zlepšení mechanických vlastností.

V jednom provedení se žebro do kovového polotovaru před vzájemným pohybem tvarové desky a kovového polotovaru zatlačí. V druhém provedení se v kovovém polotovaru vytváří drážka ve tvaru žebra a žebro se následně do kovového polotovaru před vzájemným pohybem tvarové desky vloží. Vhodná varianta zapravení žebra do kovového polotovaru se zvolí podle povahy materiálu kovového polotovaru.

Způsob podle vynálezu deformačního zpracování povrchu kovového polotovaru lze uplatnit i na kovovém polotovaru ve tvaru trubky. Takový kovový polotovar se ustaví do pouzdra bezvůlově obemykající kovový polotovar po obvodu a z obou Čel. Následně se přiloží tvarové těleso ve tvaru tmu zasunutím do otvoru polotovaru. Průměr tvarového tělesa odpovídá vnitřnímu průměru kovového polotovaru. Z tvarového tělesa vystupuje radiálně po obvodu žebro proti vnitřnímu průměru kovového polotovaru. Vzájemným pohybem tvarového tělesa oproti kovovému polotovaru dojde následně k masivní deformaci materiálu při velkém stupni protvárení povrchové vrstvy vnitřní plochy kovového polotovaru ve tvaru trubky a to v závislosti na přesahu vystupujícího žebra z plochy tvarového tělesa.

-1 CZ 302940 B6

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu pro deformační zpracování povrchu plošných kovových polotovarů sestává z rámu, ve kterém je podélně posuvně uložena tvarová deska z jejíž plochy vystupuje alespoň jedno žebro. Na protilehlé straně plochy opatřené žebrem je tvarová deska opatřena kl uziíiCí přilehající ke kluzné ploše v rámu. Žebro Smcřuje proti sedlu vytvořenému v podložce rámu pro stranově bezvůlové obemknutí kovového polotovaru. Plocha a kluznice jsou vzájemně rovnoběžné. V takto řešeném zařízení lze zpracovávat plošné kovové polotovary v rozměrech vymezených sedlem.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu pro deformační zpracování povrchu vnitrního οίνοι o ru polotovaru ve tvaru trubky sestává z pouzdra pro bezvůlové obemknutí kovového polotovaru po obvodu a zobou čel. Uvnitř pouzdra je podélně posuvně uspořádáno tvarové těleso ve tvaru tmu, ze kterého vystupuje alespoň jedno obvodové žebro. Vzájemným pohybem pouzdra s upnutým polotovarem dochází ke zpevnění vnitřní plochy otvoru polotovaru ve tvaru trubky.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu pro deformační zpracování povrchu vnějšího polotovaru ve tvaru trubky sestává z pouzdra pro bezvůlové obemknutí kovového polotovaru po jeho obvodu. V pouzdře je vytvořeno alespoň jedno obvodové žebro. Uvnitř pouzdra je podélně posuvně uspořádáno tvarové těleso ve tvaru tmu opatřeného omezovacími dorazy pro vymezení kovového polotovaru.

Přehled obrázků na výkresech

Postup deformačního zpracování povrchu polotovaru ve tvaru desky znázorňuje obr. 1, detail 25 žebra působícího v drážce v řezu s vyznačením účinků působení znázorňuje obr. 2, kovový polotovar s vytvořenou drážkou v řezu znázorňuje obr. 3, svislý řez A-A zařízením pro deformační zpracování plochého kovového polotovaru znázorňuje obr. 4 a jeho příčný řez Β—B znázorňuje obr. 5, svislý řez zařízením na deformační zpracování vnitřního povrchu kovového polotovaru ve tvaru trubky znázorňuje obr. 6 a svislý řez zařízením na deformační zpracování vnějšího povrchu kovového polotovaru ve tvaru trubky znázorňuje obr. 7.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Kovový polotovar P ve tvaru desky z uhlíkaté oceli 11 300 o rozměrech 100 x 100 mm a o tloušťce 3,2 mm byl zpracováván zařízením podle vynálezu s tvarovou deskou 1, ze které vystu40 poválo žebro 12 do povrchu kovového polotovaru P 0,4 mm, což činí 0,125 jeho tloušťky. Kovový polotovar P byl podroben pěti vzájemným pohybům napříč žebru 12 za uplatnění grafitového maziva. Vytvořená tloušťka deformované vrstvy tvořila cca 10 pm a byla tvořená směsí feritu a perlitu.

Příklad 2

Kovový polotovar P ve tvaru desky z uhlíkaté oceli 11 300 o rozměrech 100 x 100 mm a o tloušťce 3,2 mm byl zpracováván tvarovou deskou i, ze které vystupovalo žebro 12 do povrchu kovového polotovaru P 0,4 mm, což činí 0,125 jeho tloušťky. Kovový polotovar P byl podroben deseti vzájemným pohybům napříč žebru 12 za uplatnění grafitového maziva. Vytvořená tloušťka deformované vrstvy tvořila cca 15 pm a byla tvořená směsí feritu a perlitu.

-2CZ 302940 B6

Příklad 3

Kovový polotovar P ve tvaru desky z uhlíkaté oceli 11 300 o rozměrech lOOx 100 mm a o tloušťce 3,2 mm byl zpracováván tvarovou deskou i, ze které vystupovalo žebro 12 do povrchu kovového polotovaru P 0,4 mm, což činí 0,125 jeho tloušťky. Kovový polotovar P byl podroben patnácti vzájemným pohybům napříč žebru 12 za uplatnění grafitového maziva. Vytvořená tloušťka deformované vrstvy tvořila cca 250 pm a byla tvořena směsí feritu a perlitu.

io Průměrná velikost zrna ve všech uvedených příkladech zůstala uvnitř vzorku deformačním zpracováním nedotčena a obsahovala feritická zrna o průměrné velikosti 9,1 pm, zatímco v deformačně zpracované povrchové vrstvě vznikla feritická zrna o průměrné velikosti 1,3 pm a tím se úměrně zlepšily její mechanické vlastnosti. U vzorku uvedeném v příkladu 3 byla vyhodnocena tvrdost se zatížením 5 kg u netvářené povrchové vrstvy 169 HV a u protvářeného povrchu is s patnácti průchody 224 HV. U příkladů 1 a 2 s menším počtem průchodů nebyla tvrdost, v povrchové vrstvě pro přílišnou tenkost, kterou měřicí hrot propíchne, měřena.

Zařízení k provádění deformačního zpracování povrchu plochého kovového polotovaru P obsahuje pouzdro 2, ve kterém je podélně posuvně uložena tvarová deska 1. Z plochy j_L tvarové des2o ky 1 vystupuje alespoň jedno žebro 12 a na protilehlé straně je tvarová deska 1 opatřená kluznicí 13 přiléhající ke kluzné ploše v pouzdru 2. Pouzdro 2 sestává z bočnic 21 přiléhajících ke stěnám 22, se kterými jsou bočnice 21 spojeny šroubovými spoji, které nejsou vyznačeny. Žebro 12 směřuje proti sedlu vytvořenému v pouzdru 2 pro stranově bezvůlové obemknutí kovového polotovaru P. Plocha 11 a kluznice 13 jsou vzájemně rovnoběžné.

Zařízení k provádění deformačního zpracování vnitřního průměru kovového polotovaru PÍ ve tvaru trubky sestává z pouzdra 21 pro bezvůlové obemknutí kovového polotovaru PÍ ve tvaru trubky po obvodu a z obou čel. Pouzdro 21 je tvořeno tělesem 24 s průběžným otvorem pro usazení polotovaru PÍ tvořeného trubkou. Na protilehlých čelech tělesa 24 jsou pomocí šroubů 4 odnímátelně připevněny příruby 25, jejichž otvor je souosý s průběžným otvorem v tělese 24 a odpovídá průměru tvarového tělesa J_l- Uvnitř kovového polotovaru PÍ je podélně posuvně uspořádáno tvarové těleso p ve tvaru trnu, ze kterého vystupuje alespoň jedno obvodové žebro 12135 Zařízení k provádění deformačního zpracování vnějšího průměru kovového polotovaru £1 ve tvaru trubky sestává z pouzdra 21 pro bezvůlové obemknutí kovového polotovaru PÍ ve tvaru trubky po jeho obvodu a z obou čel. V pouzdře 2 je vytvořeno alespoň jedno obvodové žebro 12”. Pouzdro 21 je tvořeno tělesem 24 s průběžným otvorem pro usazení polotovaru PÍ tvořeného trubkou. Na protilehlých čelech tělesa 24 jsou pomocí šroubů 4 odnímatelně připevněny příruby 25, jejichž otvor je souosý s průběžným otvorem v tělese 24 a odpovídá průměru tvarového tělesa J_\ Uvnitř v pouzdře 2 je podélně posuvně uspořádáno tvarové těleso Γ ve tvaru trnu opatřeného omezovač ím i dorazy 13’ pro vymezení kovového polotovaru P\

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

5 1. Způsob deformačního zpracování povrchu kovového polotovaru, vyznačující se tím, že ke kovovému polotovaru (P) ustavenému do pouzdra (2) bezvúlově obemykajícího kovový polotovar (P) se přiloží tvarové těleso (1) plochou (11) odpovídající povrchu kovového polotovaru (P) a z plochy (11) vystupuje alespoň jedno žebro (12) zasahující do povrchu kovového polotovaru (P) maximálně do 0,125 tloušťky kovového polotovaru, načež se kovový polotovar ίο (P) a tvarové těleso (1) spolu se žebrem (12) vzájemně pohybují napříč žebru (12).
2. Způsob deformačního zpracování povrchu kovového polotovaru podle nároku 1, vyznačující se tím, že žebro (12) se do kovového polotovaru (P) ve tvaru desky před vzájemným pohybem tvarového tělesa (1), rovněž ve tvaru desky, zatlačí.
3. Způsob deformačního zpracování povrchu kovového polotovaru podle nároku 1, vyznačující se tím, že žebro (12) se do kovového polotovaru (P) ve tvaru desky před vzájemným pohybem tvarového tělesa (1), rovněž ve tvaru desky, vloží do připravené drážky v kovovém polotovaru (P).
4. Způsob deformačního zpracování povrchu kovového polotovaru podle nároku 1, vyznačující se tím, že kovový polotovar (P’) ve tvaru trubky se ustaví do pouzdra (2’) bezvůlově obemykajícího kovový polotovar (P’) a následně se přiloží tvarové těleso (Γ) ve tvaru trnu zasunutím do otvoru polotovaru (P’), kde průměr tvarového tělesa (Γ) odpovídá vnitřnímu

25 průměru kovového polotovaru (P’) a z vnější plochy (11’) tvarového tělesa (Γ) vystupuje radiálně po obvodu žebro (12’) proti vnitřnímu průměru kovového polotovaru (P’).
5. Způsob deformačního zpracování vnějšího povrchu kovového polotovaru podle nároku 1, vyznačující se tím, že do kovového polotovaru (P’) ve tvaru trubky se ustaví tvarové

3o těleso (1’) vyplňující kovový polotovar (P’) a následně se přiloží pouzdro (2) obemykající kovový polotovar (P’), kde vnitřní průměr pouzdra (2) odpovídá vnějšímu průměru kovového polotovaru (P’) a z vnitřní plochy (21) pouzdra (2) vystupuje radiálně po obvodu žebro (12”) proti vnějšímu průměru kovového polotovaru (P”).

35
6. Zařízení k provádění způsobu podle některého z nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že v pouzdru (2) je podélně posuvně uložena tvarová deska (1) z jejíž plochy (11) vystupuje alespoň jedno žebro (12) a na protilehlé straně je tvarová deska opatřená kluznicí (13) přiléhající ke kluzné ploše v pouzdru (2), kde žebro (12) směřuje proti sedlu vytvořenému v pouzdru (2) pro stranově bezvůlové obemknutí kovového polotovaru (P), přičemž plocha (11) a kluznice

40 (13) jsou vzájemně rovnoběžné.
7. Zařízení kprovádění způsobu podle nároku 4, vyznačující se tím, že sestává z pouzdra (2) pro bezvůlové obemknutí kovového polotovaru (P’) ve tvaru trubky po obvodu a z obou čel, uvnitř kterého je podélně posuvně uspořádáno tvarové těleso (Γ) ve tvaru tmu, ze

45 kterého vystupuje alespoň jedno obvodové žebro (12’).
8. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 5, vyznačující se tím, že sestává z pouzdra (2) pro bezvůlové obemknutí kovového polotovaru (P’) ve tvaru trubky po jeho obvodu a z obou čel, ve kterém je vytvořeno alespoň jedno obvodové žebro (12”) a uvnitř kterého je

50 podélně posuvně uspořádáno tvarové těleso (1 ’) ve tvaru tmu opatřeného omezovacími dorazy (13’) pro vymezení kovového polotovaru (P’).

55 4 výkresy