JPS5838629A - 賦形面を塑性変形により硬化する方法 - Google Patents

賦形面を塑性変形により硬化する方法

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JPS5838629A
JPS5838629A JP9293782A JP9293782A JPS5838629A JP S5838629 A JPS5838629 A JP S5838629A JP 9293782 A JP9293782 A JP 9293782A JP 9293782 A JP9293782 A JP 9293782A JP S5838629 A JPS5838629 A JP S5838629A
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JP
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spring
deformation
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hardening
plastic deformation
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JP9293782A
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ウラジミ−ル・ウラジミロウイツチ・クルボウイツチ
ゲンナデイ−・セルゲ−エウイツチ・バセノク
レオニド・カスヤノウイツチ・コヌイシエフ
ワレリ−・アレクセ−エウイツチ・シドレンコ
アナトリ−・コンスタンチノウイツチ・グレブ
アナトリ−・ミハイロウイツチ・ジンデル
ミハイル・ナウモウイツチ・コンニコフ
ボリス・エフイモウイツチ・ゴレリク
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BITEBUSUKOE ATSUJIERENIE INST
BITEBUSUKOE ATSUJIERENIE INST FUIJIKI TOBERUDOBO CHIERA I PORUPUROBODONIKOFU AKADEMII NAUKU BERORUSUSUKOI ESUESUERU
FIZ TEKHN I AKADEMII NAUKU BER
FUIJIKOOCHIEFUNICHIESUKII INST AKADEMII NAUKU BERORUSUSUKOI ESUESUERU
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BITEBUSUKOE ATSUJIERENIE INST
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Wire Processing (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複雑な賦形面、特に連続的な螺旋状コイルの
形の物品の表面を有する機械部品を塑性変形によ砂表面
硬化する技術に関する。
本発明を、コイルのターンの横断面が実質的に円μ、連
続的な螺旋状コイルの形の物品を表面硬化するために適
用する仁とができる。
コイルばねの主要な性能特性に、周知のようにその耐疲
れ破損性であ艶、このような耐疲れ破損性があると、循
環応力の下での使用寿命が長くなる。ばねの疲れ寿命が
かき傷、切欠き、微小ひびやその他の表面の異常により
相当に短かくなるが、これに、かき傷やひびの方向がば
ねに加えられる使用荷重の方向と一致する場合にいっそ
う看しくなる。[れ寿命の増加を連成するには、通常、
炎処理1表面含浸、棲械的硬化またはサーモ−メカニカ
ルな硬化などのような広範な種類の技術を用いるととK
より表面硬化すれば良い・ 現在、コイルターンの横断面の局方向に一様な程暖の表
面硬度と低い表面あらさで、丸−で作られた螺旋コイル
の形の物品を硬化するには、相当な困難を伴う、ばねを
塑性変形により表面硬化するいくつかの方法が知られて
いる。
この技術で広く使用されているのはショットグラスト技
術であり、これに、鋼tri鋳鉄のペレットまたに球を
、処理されるばねの表面に高速で投げつけることにある
。しかしながら、この方法は、本来、このように処理さ
れたばねのターンの局方向の表面硬度が一様でないし、
かつ表面あらさが過大である点で不利である。そのN果
、これにより表面に微小、な応力集中が引起こされ、そ
のためばねの疲れ強さが減少する。
他の周知の方法でに、ねじやばねのような物品と共に閉
鎖されに容積に、ばらの球を収容して超音波振動にさら
し、それKより球が物品の表l1lr硬化を行う。
しかしながら、この方法は、連続的な螺旋コイルとして
形成された物品の表面に一様な深さの硬化層を与えるこ
とができない。
従って、本発明に、ひずみを引起こすかま′rSはに配
置して物品に超音波振動を与えることにより所望の深さ
の硬化層を確保する。実質的に円い巌で作られたばねの
表mt−硬化するための簡単で信頼できる方法と装!を
設けることに向けられている。
これを達成するKは、連続的な1Ill旋コイルとして
形成されかつ実質的に円い横断面を有する物品の表面を
、この物品の表面と係合するようKj1台された!形!
!素を用いて塑性変形により硬化する方法において1本
発明により次のようにする。すなわち、変形1!素を、
物品の対向する@に物品の材料の表面と接触するように
強制的に回転可tF!に配置し、物品をその長手方向中
心線の周りに回転させると共にこれに超音波振動源4え
、変形要素を対向方向に回転させてI#lJ品の表面に
、交差するメツシュ状路の形をした規則的な/#−−/
のミクロレリーフを形成させ、その際変形要素の角回転
違暖の開の北本を変えるととにより所望の幾何学の建/
aレリーフを達成するようにする。
その複雑な螺旋形状により、物品に3つの種類の振動、
すなわち長手方向振動、曲げ振動、およびねじりI!@
を受ける。これらの振動のそれぞれの波長が異なってお
り、螺旋コイルとして形成された物品の全ての導が複雑
な振動を受け、コイルの点のそれぞれの全振幅がおかよ
そ同じである。
このため、変形要素に及ぼされる比較的低い静止ひずみ
で表面硬化を1!施することができ、静止ひずみが比較
的低いため変形要素の円滑な回転が容易にな秒、これに
より一様な深さの表面硬化層が確保される。
以下、本発明を実施例(ついて図面により説明する。
111図と第2図には、はぼ円形横断面の材料で製造さ
れπ連続的螺旋コイルの形態の物品の賦形面を塑性変形
により硬化するための装置を概略的に示してあり、一方
第3図框表面硬化方法を示す。
その装置には%中ヤリツジ3に取りつけられた2甘の可
変運闇電働機1と2(第1図)がある。
プーリー4と5が電動機1と2の軸に固定されていて1
回転をベルト6と7を介して、総括的KEとFで示した
臂形JII!票に伝達する。変形要素はシャックル8と
9に配!されている。f形要素EとFjj構造的Krt
!J−であり、減摩スペーサ1oと、球n (第2図)
と、保持器12と、圧カ輪13とからなる1表面硬化し
ようとするばね14を、変形!IREとrの中を通しげ
ね14を導波管15(第3図)の端111Kj&りつけ
る。導波管15の他熾を超音波振動源16に固着する。
賦形面を塑性変形により硬化する、ここに提案された方
法に5次のようになる。
ばね14(第3図)を導波管15の端部に固定する。
それから、ばね14を、変形!!累、例えば要素Eの中
を通す、ばね14を、変形Jl累EK4ばね14のター
ンの横断面直径と変形要素Eの作用直径の間の差異に相
補する予め設定された張力をもって配置すみ、変形lI
素EとFをばね14に次々と適合させる。まず、要素E
のような一つの変形要素を組立てるが、そのために球1
1(lK2図)を保持1$12に嵌め込み、それから圧
カ輪13に挿入する。それから、減摩スペーサ10(第
1−)を圧力輸13の4111面の上へ設着する。その
後、ばね14を、このように組立てられた変形要素Eの
中を通すと共に、駆動ベルトを圧力−13の周りにかけ
る。超音波振動源16から導波管15を経て超音波振動
をばね14に与え、ばね14をその長手方向中心線の周
りを速1f11で回転させる。同時に、電動lI2がプ
ーリー4と駆動ベルト6を介して変形要素Σに回転を伝
達するよ5に作用し、要素Eがばねのターンの横断面周
囲の周りを速(口、(第2図)で回転する。ばね14の
ターンの半分を処理したときに、ばね14を停止させる
と共に、電動機2と超音波振動源16 (@ 3(2)
)を消勢する。これに続いて、第二の変形要素Fをばね
14の他方の側に組立てるが、これは変形!!累EK関
連して述べたことと本質的に同様に行える。
それから、再びばね14を回転させて、超音波振動源1
6から導波管15を介して与えられる超音波振動にさら
す。ばね14の内側に互いに対向して配酸された変形I
I素EとFを、従って球11を、電動機lと2によりプ
ーリー4と5およびベルト6と7を介して反対方向に@
転速1f2m、とn、でそれぞれ自転させる。
ばね14の−WA@の関、各変形要素Efiに框Fをば
ね14のターンの同局方向に距離ム=πDだけ変位させ
る。ここでDはばねの直径であり、π=3.14である
。s、は、ばね表面に必要なずクロレリーフを与えるた
めに、要素Eのような変形要素がそれ自体の細心の周り
に一回転する関この変形要素がばねのターンに沿って動
く過程であると要素の回転数n、を表わす、従って、要
素Eの回転速fnt  が、ばねの回転数口を同じ量喪
は超過する。
変形!!jlEEとFに、ばね14の表面に、交差する
メツンエ状の路ま−rSニパターンの形態の規則的なミ
クロレリーフを形成するように球11を経て適用される
。変形要素EとFの角1転速置の間の北本を費えると、
電クロレリーフの必要な幾何学的Aラメータが得られる
げね14がその中心Oの周りを一回転する間、変形要素
EとFtP有するキャリッジ3が、ばね14のピッチt
(第3図)に等しい距離だけ動かされる。
ばね14が十分な剛性を有する(ばね線径5sw+以上
)場会には、キャリッジ3 (Ifl[a)を移動させ
るための特別な駆動装置なしですますことができる。
キャリッジ3を、ばね14の長手方向中心線に合致する
運動をするように案内路に起重すると、ばねの1転によ
り、ばね14の軸方向に向いた分力を発生させることが
できる。この力によりキャリッジをばね14の中心線に
沿って移動させてはね処理を行う。
ばね14の形状が複雛なため(第3図)、超音波振動源
を作用させたときに3つの種撃の振動が引起こされる。
これらの振動は、A−長手方向振動、B−ねじり振動、
C−曲げ振動である。これらの振動の各波長う5異なる
ので、ばね14の全ての点が複雑な超音波振動を受ける
。このことに、ばねの各点における振動の全振幅が大体
同じ値を有することを意味する。ばね14の全ての点に
超音波振動が生じると、硬化されるばね材料の塑性が増
大し。
かつ変位運動が促進され、これにより塑性変形に必要な
力を下げかつ付暖する摩擦力を減少させる。
ばね14(嘱2□□□)に与えられる超音波振動が球l
IK@達され、そして球11が圧力−13によりばねに
押圧されて−るため、圧力−が球11に附加的な低ll
8tll振動を与えるように作用する。それと共に、球
11の低lI波振動が超音波振動により愛詞され、それ
によって比較的低い変形力と減少した摩擦力で比較的大
きな硬化深さが得られる。この現象が硬化過程を活気づ
けるのに役立つが、これまで表面硬化技術に応用された
ことがなかった。
超音波振動がないと、塑性変形に対する硬化される材料
の抵抗および摩擦力が増加し、このため駆動ベルトが圧
力−13に対しすべり、ばね処理過程を中断する。ばね
を超音波振動にさらしたために、ばね14のターンの全
横断面周囲を変形lII票EとPKより、一様に分配さ
れた圧縮ひずみと0.15mkm  の表面あらさを達
成するように処理することができる。
変形要素EとFの回転速度ならひにこれらの要素により
(を友框球11によね)交換可能な圧力輪13(第2図
)を介して及ぼされる加圧力およびばね14の超音波振
動の強さを!ll#整することにより、コイルとして形
成され疋物酷の表面に、必要な程イと深さの硬化層を有
する規則的なミクEIL/リーフが得られる。これによ
りまた、表面硬化されるばねのターンの横断面の内局方
向く最適な圧縮ひずみを達成することができ、その環状
強度が高められる。
さらに、ばね14に与えられる超音波振動に、処理中に
その表面にある検出不能な做小きずを視覚的に検出する
のに役立つ。
本発明の主要な点灯、変形要素EとFを対向方向に回転
させることにある。すなわち、一方の変形要素、例えば
要素Eが、表面硬化されるはねのターンの面に右ねじれ
螺巌を描くならば、他方の要素Fが、硬化される表面を
左ねじれ螺旋路に沿って転動する。その結果、メッシュ
ノ9ターンμ、超仕上tたにホーニング中得られたメツ
シュAターンと向−に形成される。第4図と15図には
、二つのグループの球からの交差路の処理を示しである
。振動圧観のように、処理された表面に規則的なミクロ
レリーフが形成され、硬化表面の性能特性、特にその疲
れ強さを高める。
ここに提案された方法に汀、ミクロレリーフの幾伺学的
ノ々ラメータの点から見て非常に広範な可能性があるこ
とが注目されよう。第4W4に示したのr1%費形II
!票EとFの等しい角憚贋で硬化表面上を球の路が交差
するパターンである( n 1 ” n2およびα、=
α、)が、第5□□□げ、嬶なる騨旋角をもった異なる
回転速[n 1〉n2 (α、〉α、)に起因する異な
る路のノ々ターンを示し、と九により表面に形成される
メッシュノ臂ターンを変える。これに代る方法として、
変形要素の可変回転速度で表面硬化することが可能であ
り、すなわち変形要素EとFの角回転速賓を変えること
により、ならびにばね14の回転速健nを変えることK
より可能であり、そのような処理条件は、所望の硬化表
面特性を得るように選択する。
変形要素EとFをばね14の対向する側に配着するのに
、駆動装着により誘起される半径方向力を平衡させる必
要によるが、ξれは、剛性の低いばねを処理するときに
峙に重要である。
硬ばの高い物品を硬化するために、ダイヤモンド片を球
110代わりに変形要素に用いることができるが、細長
い物品を処理するためKに、いくつかの変形要素EとF
を使用して処理1a!藁を増加させることができる。
前述のことを考慮すると、連続的な螺旋コイルとして形
成されかつ実質的に円い横断面輪かくを有する物品の表
面を塑性変形により硬化する方法により、 (1)硬化される物品の疲れ強さを上ける規則的な肇面
ミクロレリーフを得ることができ、(2)物品の局方向
と長さ方向に一様な探さに硬化された物品を得ることが
でき、 (3)表面あらさを2 、5mkmから0.15mkm
に減少させることができ、 (4)このように硬化される物品の疲れ強さを1.5倍
〜2倍だけ増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に従って賦形面を塑性変形により硬化す
る方法をどのように賽施できるかを示す櫃略図、第2図
は第1図の−1−1に沿って切断しに断面図、@3図は
第1図の線i−iに沿って切断しに断面図、144図は
変形要素の角回転連(が等しいときに、変形要素により
物品の硬化面に残される交差路を示す図、第5図に変形
I’llの南回転速ゼが等しくないときに、変形要素に
より物品の硬化面に残される交差路を示す図である。 1.2・・・電動機、3・・・キャ゛リッジ、4.5・
・・プーリー、8.7・・・ベルト、8.9・・・ンヤ
ツクル、lO・・・スペーサ、11・・・球、12・・
・保持器、13・・・圧力輸、14・・・ばね、15・
・・導波管、16・・・超音波振動淵、E、?・・・変
形要素。 出願人代理人   猪 股    清 Flに、 J FIG:;、 4 FIG3.5 第1頁の続き @発明者  ワレリー・アレクセーエウイツチ・シドレ
ンコ ソビエト連邦ミンスク・レニン スキー°プロスペクト14カーベ 3 0発 明 者 アナトリー・コンスタンチノウイツチ・
グレブ ソビエト連邦ミンスク・ウーリ ツツア・ヤンキ・マウラ31カー ベー108 0発 明 者 アナトリー・ミハイロウイツチ・ンンア
ル ソビエト連邦ビテブスク・プロ スペクト・チェルヌイアフオフ スコボ22コルプス2カーベー33 0発 明 者 ミハイル・ナウモウイツチ・コンニコフ ソビエト連邦ビテブスク・ウー リツツア・コスモナフトフ5力 −べ−35 [相]発 明 者 ポリス・エフイモウィッチ・ゴレリ
ク ソビエト連邦ビテブスク・モス コツスキー・プロスペクト74コ ルプス3カーベー47 ■出 願 人 ビテブスコエ・アッジエレニエ・インス
チッータ・フイジキ・ トベルドボ・チェラ・イ・ポル プロボドニコフ・アカデミ−・ ナウク・ベロルススコイ・エス

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 連続的な螺旋コイルとして形成されかつ要員的に円い横
    断面を有する物品の表面を、物品の表面と係合するよう
    に適合された変形要素(E、F’)を用いて塑性変形に
    より硬化する方法において、変形要素(1:、F)を、
    コイ補飴対同する側K。 コイル(14)の材料の表面と接触するよう〈強制的九
    回転可能に配置し、物品をその長手方向中心縁の周りに
    回転させかつ超音波撮動にさらし、変形要素(E%F)
    を対向方向に回転させて物品の表面に、交差するメツシ
    ュ状路の形の規則的なミク膣レリーフ管形成し、その際
    変形要素(1,F)の角回転速度の間の比率を変えるこ
    とにより所望の幾何学の建りO1/リーフを連成するこ
    とを%黴とする方法。
JP9293782A 1981-09-01 1982-05-31 賦形面を塑性変形により硬化する方法 Pending JPS5838629A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3320853 1981-09-01
SU3320853 1981-09-01

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Publication Number Publication Date
JPS5838629A true JPS5838629A (ja) 1983-03-07

Family

ID=20970398

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JP9293782A Pending JPS5838629A (ja) 1981-09-01 1982-05-31 賦形面を塑性変形により硬化する方法

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JP (1) JPS5838629A (ja)
DE (1) DE3219732A1 (ja)
FR (1) FR2511912A1 (ja)
GB (1) GB2104431B (ja)

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Publication number Publication date
GB2104431A (en) 1983-03-09
DE3219732A1 (de) 1983-03-31
GB2104431B (en) 1985-07-24
FR2511912A1 (fr) 1983-03-04

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