RU1808878C - Method of manufacture of parts with holes - Google Patents

Method of manufacture of parts with holes

Info

Publication number
RU1808878C
RU1808878C SU4822781A RU1808878C RU 1808878 C RU1808878 C RU 1808878C SU 4822781 A SU4822781 A SU 4822781A RU 1808878 C RU1808878 C RU 1808878C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hole
prints
punches
depth
plastic deformation
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Сергеевич Морозов
Равиль Фатихович Мусалеев
Александр Михайлович Кирьянов
Анатолий Алексеевич Ковачев
Борис Алексеевич Патрикеев
Original Assignee
Московский машиностроительный завод им.А.И.Микояна
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 Московский машиностроительный завод им.А.И.Микояна filed Critical Московский машиностроительный завод им.А.И.Микояна
Priority to SU4822781 priority Critical patent/RU1808878C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1808878C publication Critical patent/RU1808878C/en

Links

Landscapes

  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

Использование: изобретение относитс  к области обработки давлением элементов конструкций имеющих отверсти . Сущность: на детали формируют внешним ограничивающим и внутренним упрочн ющим пуансонами два концентрических отпечатка различной глубины и формы поперечного сечени , расположенных на определенных рассто ни х друг от друга с выбором пор дка вдавливани  этих пуансонов, определенными усили ми, причем удаление отпечатков, их глубина и сила вдавливани  пуансонов св заны за вл емой авторами формулой, приведенной в описании изобретений . 4 ил.Usage: the invention relates to the field of pressure treatment of structural elements having openings. Essence: two concentric imprints of different depth and cross-sectional shape, located at certain distances from each other with the choice of the order of pressing these punches, by certain efforts, with the removal of prints, their depth and the force of indentation of the punches is related to the claims of the inventors. 4 ill.

Description

Изобретение относитс  к области обработки давлением элементов конструкций, имеющих отверсти .The invention relates to the field of pressure treatment of structural elements having openings.

Целью изобретени   вл етс  повышение ресурса силовых конструктивных элементов за счет увеличени  времени до возникновени  усталостной трещины и ее развити  до критических размеров.The aim of the invention is to increase the resource of power structural elements by increasing the time before the occurrence of a fatigue crack and its development to critical dimensions.

На фиг.1 изображено взаимное расположение и геометрические параметры отпечатков в конструктивном элементе; на фиг.2 - напр женно-деформированное состо ние в зоне упрочн емого отверсти ; на фиг.З - последовательность выполнени  операций упрочнени  зоны отверсти ; на фиг.4 - окончательный вид упрочненного отверсти .Figure 1 shows the relative position and geometric parameters of the prints in the structural element; Fig. 2 shows a stress-strain state in the area of a reinforced hole; Fig. 3 is a flowchart for strengthening the area of the hole; figure 4 - the final view of the hardened hole.

Указанное на фиг.1 взаимное расположение отпечатков приводит к тому, что оста- точные сжимающие напр жени  оЬст,The relative arrangement of the prints indicated in FIG. 1 leads to the fact that the residual compressive stresses obst,

создаваемые пластической деформацией, охватыва  зону веро тного зарождени  и развити  усталостной трещины, снижают уровень действующих раст гивающих эксплуатационных напр жений; взаимодействие внешнего ограничивающего деформацию отпечатка с внутренним упрочн ющим отпечатком приводит к увеличению зоны с остаточными сжимающими напр жени ми .created by plastic deformation, covering the zone of probable nucleation and the development of a fatigue crack, reduce the level of acting tensile operational stresses; the interaction of the external deformation-limiting imprint with the internal reinforcing imprint leads to an increase in the zone with residual compressive stresses.

Механизм перераспределени  напр жений по сн етс  фиг.2, где показаны пол  напр жений вокруг неупрочненного отверсти , остаточные сжимающие напр жени  после формировани  отпечатков, и суммарна  эпюра напр жений в зоне упрочненного отверсти  с образованием участка действующих напр жений ниже уровн  номинальных напр жений. Наличие такого участкаThe stress redistribution mechanism is illustrated in Fig. 2, which shows the stress field around an unstressed hole, the residual compressive stresses after imprinting, and the total stress diagram in the area of the strengthened hole to form an effective stress section below the level of rated stresses. The presence of such a site

0000

оabout

0000

0000

VIVI

0000

приводит к замедлению скорости роста трещин в данной области.leads to a slowdown in the growth rate of cracks in this area.

Указанна  на фиг.З последовательность выполнени  отпечатков с применением жесткой силовой фиксации ограничивающего пуансона поз.1, имеющего кольцевой выступ , внедренный в упрочн емый материал поз.2 обеспечивает его объемную деформацию в зоне отверсти  и вокруг него при внедрении упрочн ющего пуансона поз.З. Наведение остаточных сжимающих напр жений в услови х объемно-деформированного состо ни  материала приводит к увеличению фактического предела текучести материала и позвол ет повысить уровень остаточных сжимающих напр жений до величины предела текучести (ov) по всей зоне, ограниченной внешним кольцевым отпечатком . При этом исключаетс  возможность возникновени  технологических трещин при выполнении внутреннего упрочн ющего отпечатка.The fingerprint sequence shown in FIG. 3 using rigid force fixation of the limiting punch pos. 1 having an annular protrusion embedded in the reinforcing material pos. 2 ensures its volumetric deformation in and around the hole when the reinforcing punch pos. 3 is introduced. The induction of residual compressive stresses under conditions of a volumetric-deformed state of the material increases the actual yield stress of the material and makes it possible to increase the level of residual compressive stresses up to the yield strength (ov) over the entire area bounded by an external ring imprint. This eliminates the possibility of occurrence of technological cracks when making an internal hardening print.

На фиг.4 показан вид упрочненного отверсти  после его окончательного изготовлени .Fig. 4 shows a view of a hardened hole after its final manufacture.

Способ осуществл етс  следующим образом .The method is carried out as follows.

Расчетным или экспериментальным методом определ ютс  отверсти , в зоне которых с целью повышени  ресурса целесообразно провести упрочнение. На конструктивных элементах проводитс  разметка отверстий и известными методами осуществл етс  вдавливание сначала ограничивающего пуансона с его жесткой силовой фиксацией в конечном положении, а затем упрочн ющего пуансона, причем ось намеченного отверсти  должна совпадать с ос ми пуан сонов.Holes are determined by a design or experimental method in the area of which it is advisable to reinforce in order to increase the resource. Hole markings are carried out on the structural elements and, by known methods, the first punch is pressed in, with its rigid force fixation in the final position, and then the reinforcing punch, the axis of the intended hole must coincide with the axis of the punches.

Процесс освобождени  упрочн емой детали выполн ют в обратной последовательности .The process of releasing the hardened part is performed in the reverse order.

При определении удалени  отпечатков учитываютс  следующие факторы: достижение максимального уровн  остаточных сжимающих напр жений в зоне пика эксплуатационных напр жений, вызванного наличием концентратора напр жений; распространение высокого уровн  остаточных сжимающих напр жений в зоне медленного развити  усталостной трещины.In determining fingerprint removal, the following factors are taken into account: achieving a maximum level of residual compressive stresses in the peak area of the operational stresses caused by the presence of a stress concentrator; propagation of a high level of residual compressive stresses in the zone of slow development of a fatigue crack.

Уровень эксплуатационных напр жений действующих в непосредственной близости от концентратора напр жени  характеризуетс  теоретическим коэффициентом концентрации (од), определ емым отношением:The level of operational voltages operating in the immediate vicinity of the voltage concentrator is characterized by a theoretical concentration coefficient (s) determined by the ratio:

аа Ономaa onom

где ohiax, OHOM максимальное и номинальное напр жение соответственно.where ohiax, OHOM are the maximum and rated voltages, respectively.

Существенное значение на долговечность конструктивного элемента оказываетEssential to the durability of the structural element has

также и градиент напр жений характеризующий быстроту снижени  действующих на- пр жений по мере удалени  от концентратора. Анализ величины и зоны действи  повышенных напр жений вызванных концентратором в виде отверсти  показывает , что величина максимальных напр жений составл ет (2,5-3) Оном, а зона их действи  определ етс  величиной 1,5 / мм.also a stress gradient characterizing the rate of decrease in the effective stresses with distance from the concentrator. An analysis of the magnitude and zone of action of the increased stresses caused by the hub in the form of an aperture shows that the magnitude of the maximum stresses is (2.5-3) On, and the zone of their action is determined by a value of 1.5 / mm.

Статистический анализ кинетической диаграммы разрушени  при линейно-кусочной аппроксимации функции скорости роста трещины показывает, что можно прин ть следующие диапазоны:A statistical analysis of the kinetic fracture diagram with a linear piecewise approximation of the crack growth rate function shows that the following ranges can be taken:

кto

т«ЗприО ,35t "ZpriO, 35

2525

т «4,5 0,356 Ј 0,5 1 0,,0t "4.5 0.356 Ј 0.5 1 0,, 0

где т и с - характеристики материала;where t and s are the characteristics of the material;

m - параметр характеризующий интенсивность возрастани  скорости развити  трещин при изменении;m is a parameter characterizing the intensity of the increase in the rate of development of cracks with change;

К - коэффициент интенсивности напр жений;K is the stress intensity factor;

3535

где I - полудлина трещины;where I is the half-length of the crack;

о- действующее напр жение. Учитыва , что период развити  трещиК нывдиапазоне-|т- 0-015составл ет80-90%o acting voltage. Taking into account that the period of development of cracks in the range- | t- 0-015 is 80-90%

общей длительности роста трещины (ДРТ), нет смысла формировать зону остаточных сжимающих напр жений выход щую за рамки этого услови , т.е. удаление отпечатков (I), друг от друга определ етс  при условии К 0,5 Кс.total crack growth duration (CRT), it makes no sense to form a zone of residual compressive stresses that goes beyond this condition, i.e. the removal of prints (I) from each other is determined under the condition K 0.5 Ks.

Дл  упрощени  расчетов эксплуатационный спектр обычно привод т к уровню напр женийTo simplify calculations, the operational spectrum usually leads to voltage levels.

сг 0,5орcr 0.5or

где (Р - расчетное напр жение, определ е- мое с учетом коэффициента чувствительности материала к надрезу (а).where (P is the calculated stress determined by taking into account the coefficient of sensitivity of the material to the notch (a).

g-°P33P овg- ° P33P s

0,8- 1,00.8-1.0

Анализ кривых усталости показывает, что одинакова  долговечность неупрочненных и упрочненных современными методами пластического деформировани  при условииAnalysis of fatigue curves shows that the same durability is unstrengthened and hardened by modern methods of plastic deformation, provided

(0,75-0,85)  (0.75-0.85)

Таким образом, средний эффективный уровень напр жений действующих в упрочненной зоне составл ет 0,75-0,85 уровн  номинальных напр жений.Thus, the average effective level of stresses acting in the hardened zone is 0.75-0.85 times the level of nominal stresses.

Учитыва  вышеизложенное, имеем:Given the above, we have:

0,5КС 0,5-0,8-0,850Ь 0.5KS 0.5-0.8-0.850L

откудаwhere from

0,64 Так как соотношение у современных сплавов находитс  в интервале 3,0-4,5 размер I находитс  в интервале 6-14 мм. 0.64 Since the ratio of modern alloys is in the range of 3.0-4.5, size I is in the range of 6-14 mm.

Расчетные данные подтверждаютс  экспериментальными, где плоский участок усталостной зоны излома, характеризующийс  медленным развитием трещины, образца типа полоса с отверстием шириной 36 мм и РОТВ 6 мм составл ет 3-5 мм в каждую сторону от отверсти , т.е. полный размер 2Рсучетом 0тв составл ет 12-16 мм. Таким образом, окончательно удаление отпечатков друг от друга рекомендуетс  принимать в диапазоне I (0,8-1,5)00тв.The calculated data are confirmed by experimental ones, where a flat section of the fatigue zone of a fracture characterized by a slow crack development, a specimen of the type of strip with an aperture of 36 mm wide and a POTV of 6 mm is 3-5 mm to each side of the aperture, i.e. The total size of 2P, taking into account 0tv, is 12-16 mm. Thus, the final removal of prints from each other is recommended in the range I (0.8-1.5) 00tv.

Глубина ограничивающего отпечатка (h) выбираетс  исход  из требовани  достаточного стеснени  материала в радиальном направлении с одновременным сохранением достаточных прочностных характеристик сечени  ослабленного этим отпечатком и принимаетс  в интервале (0,05-0,15)5, а форма поперечного сечени  должна создавать возможно меньшую концентрацию напр жений , например, в виде сопр жени  радиусов.The depth of the bounding imprint (h) is selected based on the requirement of sufficient tightness of the material in the radial direction while maintaining sufficient strength characteristics of the cross section weakened by this imprint and is taken in the range (0.05-0.15) 5, and the shape of the cross section should create the lowest possible concentration voltages, for example, in the form of conjugation of radii.

Глубина и форма упрочн ющего отпечатка выбираетс  из услови  максимального равномерного вытеснени  материала в радиальном направлении и принимаетс  глубина в интервале (0,3-0,5)5, форма - цилиндрическа  со сферическим окончанием.The depth and shape of the hardening print is selected from the condition of maximum uniform displacement of the material in the radial direction, and a depth in the range of (0.3-0.5) 5 is accepted, the shape is cylindrical with a spherical end.

Условием, определ ющим силу, действующую на ограничивающий пуансон,  вл етс  загрузка внутренней площади контакта этого пуансона, ограниченной кольцевым выступом, напр жени ми, превышающими предел текучести (ov) упрочн - емого материала на 20-25% дл  гарантированного сохранени  габаритов сформированной збны упрочнени , при вытеснении материала упрочн ющими пуансоном , который в свою очередь должен создавать напр жени , превышающие на аналогичную величину вышеуказанные, дл  его гарантированного внедрени  на заданную глубину. Исход  из этого, усили  на ограничивающий и упрочн ющий пуансоны определ ютс  по формулам:The condition that determines the force acting on the limiting punch is to load the inner contact area of this punch, limited by an annular protrusion, by stresses exceeding the yield strength (ov) of the hardened material by 20–25% to ensure that the dimensions of the formed hardening joint are preserved. , when the material is displaced by a reinforcing punch, which, in turn, must create stresses exceeding the aforementioned ones by a similar value, for its guaranteed penetration to a predetermined depth. Based on this, the efforts to limit and strengthen the punches are determined by the formulas:

Ро (1.2-1,5) №(12 - 0,25 Оотв2)Ro (1.2-1.5) No. (12 - 0.25 Ootv2)

Ру (0,35-0,6) п От Оотв2, где I - рассто ние между центрами отпечатков; . DOTB-диаметр отверсти .Ru (0.35-0.6) n From Ootv2, where I is the distance between the centers of the prints; . DOTB hole diameter.

В качестве примера рассмотрим вариант упрочнени  отверсти  10 мм в панели из ВТ20 толщиной 4 мм.As an example, consider the option of hardening a 10 mm hole in a VT20 panel of 4 mm thickness.

Дл  материала ВТ20 характеристика Or 85-100 кг/мм2. Соотношение параметров отпечатков и усилий определены по рекомендованным формулам с использованием следующих коэффициентов: 1,3р0тв 1,3- 10 13мм Коэффициент 1,3 выбран по следующим соображени м: так как свободный край детали удален от упрочн емого отверсти , это исключает растрескивание перемычки детали и позвол ет увеличить зону остаточных сжимающих напр жений, прин в большую величину коэффициента, дл  материалов сFor material VT20, the characteristic is Or 85-100 kg / mm2. The correlation between the print parameters and the efforts was determined using the recommended formulas using the following coefficients: 1.3r0tv 1.3-10 13mm The coefficient 1.3 was chosen for the following reasons: since the free edge of the part is removed from the hardened hole, this eliminates the cracking of the part jumper and allows to increase the zone of residual compressive stresses, taking a large value of the coefficient, for materials with

высокими ffj не рекомендуетс  примен ть максимально допустимых значений коэффициентов , так как это требует больших усилий воздействи  на ограничивающий пуансон д 0,1 5 0,1 4 0,4 ммhigh ffj it is not recommended to use the maximum allowable values of the coefficients, since this requires great efforts to act on the limiting punch d 0.1 5 0.1 4 0.4 mm

в первом приближении рекомендуетс  принимать среднее значение коэффициента 0,1, которое может корректироватьс  по результатам лабораторных испытанийin a first approximation, it is recommended to take the average value of the coefficient 0.1, which can be adjusted according to the results of laboratory tests

Н (0,4-0,5) S (0,4-0,5) 4 1,6-2,0 мм .N (0.4-0.5) S (0.4-0.5) 4 1.6-2.0 mm.

Дл  пластических материалов рекомендуетс  принимать большие значени  коэффициентов .For plastic materials, it is recommended that large coefficient values be adopted.

Ро и Ру определ ютс  с использованием средних значений коэффициента, которыеPo and Py are determined using the average values of the coefficient, which

могут корректироватьс  по результатам лабораторных испытанийcan be adjusted according to laboratory tests

Ро 1,35 л От (h - 0,250отв2) 1,35 -л- 100(132- 0,25 -102) «60т Ру 0,5п -От- Оотв2 0,5 -л:- 100 Po 1.35 L From (h - 0.250otv2) 1.35 -l-100 (132- 0.25 -102) “60t Ru 0.5p -Ot- Otv2 0.5 -l: - 100

Эффективность пластического деформировани  дл  увеличени  срока службы деталей подтверждена результатами блочных испытаний образцов типа полоса с отверстием из плит сплава 1440 с габаритами 10 60 250 мм; DOTB 8 мм. Блок представл л собой совокупность нагрузок семи различных уровней С 0тахНеТТ° 32,3 кг/мм2.The effectiveness of plastic deformation to increase the service life of parts is confirmed by the results of block tests of specimens of the type strip with an aperture of 1440 alloy plates with dimensions of 10 60 250 mm; DOTB 8 mm. The block was a set of loads of seven different levels of C0taxHeTT ° 32.3 kg / mm2.

Claims (1)

Долговечность до разрушени  образцов с отпечатками в 1,5 раза больше долговечности образцов без отпечатков. Формула изобретени  Способ изготовлени  деталей с отверсти ми , включающий предварительную холодную пластинчатую деформацию зоны формировани  отверсти  с помощью пуансонов и последующее выполнение отверсти , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  срока службы деталей, передThe longevity before the destruction of samples with prints is 1.5 times greater than the durability of samples without prints. SUMMARY OF THE INVENTION A method of manufacturing parts with holes, comprising pre-cold plate-like deformation of the hole forming zone with punches and subsequent hole making, characterized in that, in order to increase the service life of the parts, before пластической деформацией осуществл ют дополнительную холодную пластическую деформацию с помощью ограничивающих пуансонов с приложением усили  Р0 (1,21 ,5)  CFr(l2 - 0,25 Dota2) и получением кольцевых отпечатков глубиной h (0,05-0,15)5 на рассто нии 1 (0,8-1,5)0отв от оси отверсти , а пластическую деформацию зоны отверсти  провод т без сн ти  усили  Р0 с приложениемplastic deformation, additional cold plastic deformation is carried out using limiting punches with the application of force P0 (1.21, 5) CFr (l2 - 0.25 Dota2) and obtaining ring prints with a depth of h (0.05-0.15) 5 per distance 1 (0.8-1.5) 0 from the axis of the hole, and plastic deformation of the zone of the hole is carried out without removing the force P0 with application усили  Ру (0,35-0,б)л: ОгОотв2 на упрочн ющий пуансон, с получением отпечатка глубиной Н (0,3-0,5)5, где S - толщина детали; сгт - предел текучести материала детали; DOTB - диаметр отверсти .efforts Ru (0.35-0, b) l: OgOvtv2 on the reinforcing punch, to obtain an imprint of depth H (0.3-0.5) 5, where S is the thickness of the part; sgt is the yield strength of the material of the part; DOTB - hole diameter.
SU4822781 1990-03-15 1990-03-15 Method of manufacture of parts with holes RU1808878C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4822781 RU1808878C (en) 1990-03-15 1990-03-15 Method of manufacture of parts with holes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4822781 RU1808878C (en) 1990-03-15 1990-03-15 Method of manufacture of parts with holes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1808878C true RU1808878C (en) 1993-04-15

Family

ID=21512839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4822781 RU1808878C (en) 1990-03-15 1990-03-15 Method of manufacture of parts with holes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1808878C (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003080287A1 (en) * 2002-03-18 2003-10-02 The Boeing Company Passive-adaptive indentor for stress wave cold working
US6711928B1 (en) 1998-03-17 2004-03-30 Stresswave, Inc. Method and apparatus for producing beneficial stresses around apertures, and improved fatigue life products made by the method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 596638,кл. С 12 D 7/02, 1977. Авторское свидетельство СССР № 761582, кл. С 21 D 7/02, 1978. Патент US №3434329, кл. 12-377, 1979. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6711928B1 (en) 1998-03-17 2004-03-30 Stresswave, Inc. Method and apparatus for producing beneficial stresses around apertures, and improved fatigue life products made by the method
WO2003080287A1 (en) * 2002-03-18 2003-10-02 The Boeing Company Passive-adaptive indentor for stress wave cold working

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60305389T2 (en) Nodular cast iron for piston rings and method of making the same
Fukuda et al. Development of fracture splitting connecting rod
KR100555328B1 (en) Metal gasket and its raw material and methods for production of them
EP1450056A2 (en) High-strength connecting rod and method of producing same
DE10020118A1 (en) Thin walled roller bearing component used as a roller bearing ring, needle sleeve or needle bushing is produced from a cold strip made from a tempered steel having a specified tensile strength, breaking elongation, etc.
Socie et al. Fatigue life estimation of notched members
RU1808878C (en) Method of manufacture of parts with holes
EP1795785B1 (en) Method of manufacturing metal gasket
DE10060421A1 (en) Fixed rivet made of aluminum
Allen et al. The effect of fretting on the fatigue behaviour of plasma nitrided stainless steels
DE10339711A1 (en) Piston with piston ring
CN100462469C (en) Cold and hot shearing edge steel for shearing thick plate
Tanaka et al. Evaluation of fatigue limit of spheroidal graphite cast iron
CN1095425A (en) Austenitic heat-resistance steel
DE19620914A1 (en) Stainless tempered steel for valves in internal combustion engines
KR100805618B1 (en) Prediction method of forming limit diagram for 400 stainless steel
EP0829551A2 (en) Cast-iron alloy for heat resistant motor parts
US3970448A (en) Low alloy die steel (Type F)
Talukdar et al. Effect of fatigue damage on the dynamic fracture toughness of En-8-grade steel
Sowerby et al. The prediction of damage accumulation during upsetting tests based on McClintock's model
CN110257701A (en) A kind of spring steel material and the air suspension of automobile leading arm using material production
JPH10286647A (en) Forming tool having hardness difference
DE19701776A1 (en) Component made of ductile metallic material
JP2933346B2 (en) Magnetostrictive torque sensor shaft
DE102006054664A1 (en) Magneto-elastic element forming method, involves metallizing ring made from magnetoelastic material on section of substrate, and performing plastic deformation of substrate, to provide desired load anisotropy to magnetoelastic material