RU1808878C - Method of manufacture of parts with holes - Google Patents
Method of manufacture of parts with holesInfo
- 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
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)
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)
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 |
-
1990
- 1990-03-15 RU SU4822781 patent/RU1808878C/en active
Non-Patent Citations (1)
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)
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 |