FI81122B

FI81122B - Process and device for improving the fatigue resistance of differently shaped construction parts

Info

Publication number: FI81122B
Application number: FI854315A
Authority: FI
Inventors: Hans Baeuerle; Hansgeorg Peste; Erwin Pohlner
Original assignee: Kessler Kg Maschf
Priority date: 1985-11-04
Filing date: 1985-11-04
Publication date: 1990-05-31
Also published as: FI854315A0; FI81122C; FI854315A

Description

1 811221 81122

Menetelmä ja laite erimuotoisten rakenneosien väsymislujuuden parantamiseksi. - Förfarande och anordning för förbättring av utmattningshällfastheten hos olikformade byggdelar.Method and apparatus for improving the fatigue strength of structural members of different shapes. - Förfarande och anordning för fätbättring av utmattningshällfastheten hos olikformade byggdelar.

Keksintö koskee menetelmää erimuotoisten rakenneosien, erityisesti suurkampiakseleiden väsymislujuuden parantamiseksi kylmä-muokkaamalla, esimerkiksi vasaroimalla, eniten rasitettuja kohtia poikkileikkauksen muutos- ja siirtymäosissa, esim. ontelo-pyöristyksissä ja porausaukoissa, paineväliaineella tai jousivoimalla kuormitettavien säädettävien iskulaitteiden avulla. Lisäksi keksintö koskee laitetta menetelmän toteuttamiseksi.The invention relates to a method for improving the fatigue strength of components of various shapes, in particular large crankshafts, by cold-forming, for example hammering, the most stressed points in cross-sectional change and transition parts, e.g. cavity roundings and boreholes, by pressure medium or by spring-loaded loading devices. The invention further relates to an apparatus for carrying out the method.

Rakenneosien väsymislujuuden parantaminen eniten rasitetuissa kohdissa poikkileikkauksen muutos- ja siirtymäosissa kylmämuok-kausta käyttämällä, esimerkiksi vasaroimalla, on tunnettu menetelmä, jota käytetään eri tavoin, mutta pääasiallisesti siten, että kaupallisesti saatavissa olevilla iskutyökaluilla, esimerkiksi paineilmavasaroilla ja hydraulisilla tärytyslaitteilla, aikaansaadaan voimia rakenneosaan. Paineilmavasaraa käytetään pääasiallisesti käsikäyttöisenä ja lisäksi siten, että iskut kohdistetaan arvioetäisyydeltä, jolloin ne osuvat rakenneosaan eri etäisyyksiltä ja eri iskusuunnissa. Tällöin voidaan ilman muuta todeta, että tällä menetelmällä ei voida saavuttaa korkeinta mahdollista teoreettista ja kokemusperäisesti saavutettavissa olevaa väsymislujuuden paranemista johtuen menetelmän epätarkkuudesta voimavaikutuksen suuruuden suhteen sekä voimavaikutuksen etäisyyden suhteen ja näin ei myöskään voida saavuttaa vaadittua pinnan laatua jälkityöstön välttämiseksi.Improving the fatigue strength of components at the most stressed points in cross-sectional change and displacement parts by cold working, e.g. hammering, is a known method which is used in various ways, but mainly in commercially available impact tools such as pneumatic hammers and hydraulic vibrators. The pneumatic hammer is used mainly manually and also in such a way that the impacts are applied at an estimated distance, whereby they hit the structural part at different distances and in different directions of impact. In this case, it can be stated that this method cannot achieve the highest possible theoretical and empirically achievable improvement in fatigue strength due to the inaccuracy of the method with respect to the magnitude of the force and the distance of the force, and thus the required surface quality to avoid post-processing.

Hydraulisten tärytyslaitteiden käyttö, joiden laitteiden käyttöä on selostettu ammattilehdissä Vestnik Masinostroenija 49/1969, sivut 58-59 ja Traktory i selschozmasiny 10/1969, sivut 41-42, vaatii pyöreitä rakenneosia työstettäessä niiden jatkuvaa pyörittämistä, joten korkeuden mukaisen ja riittävän tarkasti määrätyn iskuetäisyyden saavuttaminen tuskin on 2 81122 mahdollista jälkityöstön välttämiseksi ja suurimman väsymislujuuden saavuttamiseksi vasarretussa kohdassa.The use of hydraulic vibrators, the use of which is described in the professional journals Vestnik Masinostroenija 49/1969, pages 58-59 and Traktory i selschozmasiny 10/1969, pages 41-42, requires the continuous rotation of round components when machining, so that a strike distance of sufficient height it is hardly possible to avoid 2 81122 finishes and to achieve maximum fatigue strength at the hammered point.

Tämän tehtävän ratkaisemiseksi ehdotetaan, että iskuetäisyys muodostetaan askeleittaisen, rakenneosan ja iskulaitteen välisen suhteellisen liikkeen avulla ja että iskun vaikutushetkellä rakenneosan ja iskulaitteen välillä ei tapahdu suhteellista liikettä. Keksinnön mukainen laite on tunnettu siitä, että on järjestetty käyttölaite, joka mahdollistaa rakenneosan säädettävän askeleittaisen kääntämisen, sekä ohjauslaite, joka rakenneosan suhteellisesta liikkeestä iskulaitteeseen nähden riippuen aikaansaa iskulaitteen yksittäisiskun rakenneosaan.To solve this problem, it is proposed that the impact distance be formed by a stepwise, relative movement between the component and the impactor and that no relative movement occur between the component and the impactor at the moment of impact. The device according to the invention is characterized in that a drive device is provided which allows an adjustable stepwise rotation of the component, as well as a control device which, depending on the relative movement of the component relative to the impact device, provides a single impact on the component.

Seuraavassa selostetaan menetelmää ja menetelmän mukaista laitetta suurkampiakselin yhteydessä.The following describes the method and the device according to the method in connection with a large crankshaft.

Kuvio 1 esittää laitteen etukuvantoa.Figure 1 shows a front view of the device.

Kuvio 2 esittää yksityiskohtaa A.Figure 2 shows detail A.

Kuvio 3 esittää leikkausta pitkin kuvion 2 viivaa I-I.Figure 3 shows a section along the line I-I in Figure 2.

Kuten kuvio 1 esittää, muodostuu laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi alaosasta 2, vaihdekotelos-ta 3, tuesta 4 ja useista iskulaitteista 9. Tuki 4 ja iskulait-teet 9 ovat siirrettävissä pitkittäissuunnassa, jotta mahdollistettaisiin sovitus kulloisenkin rakenneosan 1 suhteen. Tämän ominaisuuden yksityiskohtia voidaan pitää tunnettuina eikä niitä näin ollen tarkemmin selosteta. Vaihdekotelossa 3 on laitteita, jotka aikaansaavat käyttölaitteen 6 avulla säädettävän kiinnityslevyn 7 askeleittaisen kiertymisen ja kiertymisen päätyttyä laitteen 8 avulla ohjatun iskulaitteen 9 voimakkuudeltaan säädetyn iskun. Nämä laitteet ovat myös muussa käytössä tunnettuja ja ne ovat osittain kaupallisesti saatavissa, joten tarkempi selostus voidaan jättää. Seuraavassa kuvattu iskulaite 3 81122 9 muodostuu runkokappaleesta 10, joka työstettävän työkappaleen sädettä vastaavasti on varustettu prismamaisella tuella 11 ja jossa on ohjaimet 12, jotka ohjaavat kahta vasarrinta 13 niiden tukitasossa, ja antaa niille tukikulmassa tapin 15 ympärillä vapauden, joka katsotaan tarvittavan rakenneosan I mittasuhteisiin sovittamista varten.As shown in Fig. 1, the device for carrying out the method according to claim 1 consists of a lower part 2, a gear housing 3, a support 4 and a plurality of percussion devices 9. The support 4 and the percussion devices 9 are movable longitudinally The details of this feature can be considered known and will therefore not be described in more detail. The gearbox 3 has devices which provide a stepwise rotation of the mounting plate 7 adjustable by means of the drive device 6 and, upon completion of the rotation, an impact-controlled impact of the impact device 9 controlled by the device 8. These devices are also known in other uses and are partly commercially available, so a more detailed description may be omitted. The percussion device 3 81122 9 described below consists of a body 10, corresponding to the radius of the workpiece to be machined, with a prismatic support 11 and guides 12 guiding the two hammers 13 in their support plane and giving them a clearance around the pin 15 for.

Tappi 15 siirtää iskuenergian vasartimiin 13 ja on sen vuoksi hieman suuremmassa porauksessa, jotta mahdollistettaisiin va-sartimien 13 tunkeutuminen rakenneosaan 1. Väliosa 16 muodostaa yhteyden iskumännän 17 ja tapin 15 välillä, joka tappi siirtää iskuenergian edelleen vasartimiin 13. Iskun vaikutuksen lisäämiseksi on runkokappaleen 10 vastakkaiselle puolelle kiinnitetty kiinnitysprisma 18 säädettävien kiinnitystappien 20, 21 ja jousien 19 avulla. Iskulaite 9 on säädettävästi kiinnitetty kiinnityslaitteeseen 22 iskulaitteen aseman määräämiseksi rakenneosan 1 suhteen. Järjestämällä useita iskulaitteita on mahdollista työstää samanaikaisesti kaikki sama-akseliset pinnat. Kuten käytäntö on osoittaunut, ei ole välttämätöntä rakenneosan 1 kääntämiseksi irrottaa iskuetäisyyden aikaansaamiseksi osien 10 ja 18 prismaattisen pitimen kiinnitystä. Kerran tapahtuva voitelu kaupallisesti saatavissa olevilla rasvoilla mahdollistaa vaadittavan liikkuvuuden. Selostus kuvaa patenttivaatimuksessa 1 esitetyn menetelmän erästä käyttöä ja lisäksi kahden pinnan samanaikaista työstöä, mitä tässä käyttötapauksessa on pidettävä erityisen taloudellisena. Voidaan ajatella myös, että samoilla välineillä varustettu ammattimies voi suorittaa työstön käyttäen ainoastaan yhtä vasarrinta 13, jolloin kuitenkin iskulaitteen 9 vinosta asennosta johtuva voimien epätasapainoisuus on korvattava, joka epätasapaino syntyy toisen va-sartimen 13 jäädessä pois. Samalla tavoin ovat ajateltavissa laitemuunnokset, joiden avulla mahdollistetaan esitetyn menetelmän mukainen työstö suoraviivaisissa ja tasomaisissa osissa.The pin 15 transmits the impact energy to the hammers 13 and is therefore in a slightly larger bore to allow the hammers 13 to penetrate the component 1. The intermediate portion 16 communicates between the impact piston 17 and the pin 15, which pin transmits the impact energy to the hammers 13. To increase the impact a side-mounted mounting prism 18 by means of adjustable mounting pins 20, 21 and springs 19. The impactor 9 is adjustably attached to the mounting device 22 to determine the position of the impactor with respect to the component 1. By arranging several impactors, it is possible to machine all coaxial surfaces simultaneously. As practice has shown, it is not necessary to detach the attachment of the prismatic holder of the parts 10 and 18 in order to provide the impact distance in order to turn the component 1. One-time lubrication with commercially available greases allows for the required mobility. The description describes a use of the method set out in claim 1 and, in addition, the simultaneous processing of two surfaces, which in this case of use must be regarded as particularly economical. It is also conceivable that a person skilled in the art with the same means can carry out the machining using only one hammer 13, in which case, however, the imbalance of forces due to the oblique position of the impactor 9 must be compensated for when the second hammer 13 is left out. In the same way, device modifications are conceivable, which enable machining in straight and planar parts according to the presented method.

Claims

4 81122

A method for improving the fatigue strength of components (1) of various shapes, in particular large crankshafts, by cold-forming, e.g. that the impact distance is formed in steps by relative movement between the component (1) and the impactor (9) and that no relative movement occurs between the component (1) and the impactor (9) at the moment of impact.

Device for hammering components of different shapes to improve fatigue strength at the most stressed points for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a drive device (6) is provided which allows the component (1) to be rotated stepwise, and a control device (8) depending on the movement with respect to the impactor (9), provides a single impact to the structural member (1) of the impactor (9). 5 81122