RU2128109C1 - Способ упрочняющего накатывания детали - Google Patents

Способ упрочняющего накатывания детали Download PDF

Info

Publication number
RU2128109C1
RU2128109C1 RU95118438/02A RU95118438A RU2128109C1 RU 2128109 C1 RU2128109 C1 RU 2128109C1 RU 95118438/02 A RU95118438/02 A RU 95118438/02A RU 95118438 A RU95118438 A RU 95118438A RU 2128109 C1 RU2128109 C1 RU 2128109C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
groove
rolling
hardening
load axis
tracks
Prior art date
Application number
RU95118438/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU95118438A (ru
Inventor
Зеегер Хорст (DE)
Зеегер Хорст
Тиле Дитер (DE)
Тиле Дитер
Вагнер Ханс (DE)
Вагнер Ханс
Original Assignee
Сименс А.Г.
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 Сименс А.Г. filed Critical Сименс А.Г.
Publication of RU95118438A publication Critical patent/RU95118438A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2128109C1 publication Critical patent/RU2128109C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/16—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons turbine blades; compressor blades; propeller blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P9/00—Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
    • B23P9/02—Treating or finishing by applying pressure, e.g. knurling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/286—Particular treatment of blades, e.g. to increase durability or resistance against corrosion or erosion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/18—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons grooved pins; Rolling grooves, e.g. oil grooves, in articles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/26—Manufacture essentially without removing material by rolling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу для упрочняющего накатывания нагружаемой вдоль оси нагрузки детали в проходящей примерно перпендикулярно оси нагрузки канавке, которая имеет минимальный радиус кривизны, который должен определяться в параллельном оси нагрузки поперечном сечении. Канавка при этом подвергается упрочняющему накатыванию по множеству расположенных рядом друг с другом вдоль оси нагрузки и направленных примерно перпендикулярно оси нагрузки дорожек, причем каждая дорожка перекрывает канавку только частично. При этом создаются внутренние напряжения давления, которые имеют относительно оси нагрузки аксиальные компоненты и тангенциальные компоненты, причем аксиальные компоненты являются существенно большими, чем тангенциальные компоненты. Этот способ является особенно пригодным для упрочняющего накатывания удерживающего паза в хвостовике лопатки турбины и обеспечивает экономию работы и оборудования, а также способствует достижению устойчивости против роста трещин и вибрационной коррозии растрескивания. 10 з.п.ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к способу упрочняющего накатывания детали, подлежащей нагружению вдоль оси нагрузки в проходящей примерно перпендикулярно к оси нагрузки канавке, причем канавку подвергают упрочняющему накатыванию по множеству расположенных рядом друг с другом вдоль оси нагрузки и направленных примерно перпендикулярно к оси нагрузки дорожек, причем каждая дорожка перекрывает канавку только частично и причем в детали под канавкой создают внутренние напряжения давления.
Изобретение относится, в частности, к упрочняющему накатыванию металлических деталей, таких как лопатки турбины, причем канавка, в которой должна упрочняться накатыванием такая деталь, является, в частности, удерживающим пазом для крепления детали. В частности, лопатка турбины, которая предназначена для ротора турбины и подвергается в соответствии с этим большим рабочим центробежным нагрузкам, имеет часто множество удерживающих пазов, которые расположены вдоль оси нагрузки в два взаимно симметричных ряда и в которые заходят соответствующие крепежные устройства ротора турбины.
Упрочняющее накатывание деталей, которое вместе с выравнивающим поверхность накатным полированием и незначительно изменяющим форму калибровочным вальцеванием объединяют в понятие "поверхностное тонкое вальцевание", подробно поясняется в книге "Упрочняющее накатывание и накатное полирование для повышения прочности деталей" Немецкого союза по испытанию материалов. В этой книге объединены записи или рукописи докладов, которые были прочитаны на состоявшемся в 1982 восьмом заседании рабочей группы "Эксплуатационный предел выносливости". В данном случае, в частности, делается ссылка на доклад B. Fuchsbauer "Усталостные свойства упрочненных накаткой стержневых образцов", стр. 23 и далее, и Pruirmer и Zeiler "Образование внутренних напряжений и усталостная прочность упрочненных накаткой СК-45-образцов", стр. 63 и далее. Согласно этим работам упрочняющее накатывание, которое обычно производят маленьким выпуклым роликом из твердого металла, является деформирующей поверхностной обработкой с целью повысить стойкость, в частности, стойкость при воздействии вибрационного коррозионного растрескивания. При упрочняющем накатывании поверхностная деформация является частично упругой и частично пластичной; она приводит, с одной стороны, к повышению твердости обработанного материала на поверхности, а также в близких к поверхности слоях и, с другой стороны, к образованию внутренних напряжений давления под поверхностью. Эти внутренние напряжения давления при известных обстоятельствах являются пригодными, чтобы подавлять рост трещин от поверхности внутрь материала. Отсюда получается способность внутренних напряжений давления противостоять вибрационному коррозионному растрескиванию в материале.
Избежание опасности вибрационного коррозионного растрескивания является важным аспектом при расчете и изготовлении лопатки турбины для газовой турбины или паровой турбины.
Способ упрочняющего накатывания описанного во вводной части типа следует из DE 40 15 205 C1, причем деталь, которая имеет обрабатываемую упрочняющим накатыванием канавку, является лопаткой турбины. Главное внимание при этом уделяется не выполнению самого упрочняющего накатывания, а указание пригодного для упрочняющего накатывания канавок или пазов инструмента.
DE-PS 689 912 также относится к процессу упрочняющего накатывания, причем во всяком случае накатывают не деталь названного во вводной части типа, а плоское круглое кольцо, которое должно представлять собой дорожку качения аксиального подшипника качения.
DE 36 01 541 A1 относится к улучшению качества поверхности отверстия в детали путем упрочняющего накатывания поверхности отверстия катящимися шариками. Предпочтительно упрочняющее накатывание происходит таким образом, что шарики направляются вдоль оси отверстия и таким образом накатывают отверстие по многочисленным дорожкам, которые расположены по соседству друг с другом и каждая из которых направлена примерно параллельно оси. За счет этого в детали могут создаваться внутренние напряжения давления, которые направлены в значительной части тангенциально относительно оси.
Известное из уровня техники упрочняющее накатывание канавки в детали всегда происходит таким образом, что выпуклый ролик с формой, подогнанной к форме канавки, с соответствующей силой прижатия катится по канавке. Оказалось, что при этом образуются внутренние напряжения давления, которые анизотропны и направлены в преобладающей части в продольном направлении канавки. Поэтому эти внутренние напряжения давления, только условно пригодны для противодействия рабочим нагрузкам деталей названного во вводной части описания вида, в частности, лопаток турбины, причем нагрузка имеет место вдоль оси нагрузки в поперечном направлении к канавке.
В этом смысле изобретение основано на задаче усовершенствования указанного во вводной части описания способа упрочняющего накатывания детали, нагружаемой вдоль оси нагрузки в проходящей примерно перпендикулярно к оси нагрузки канавке, чтобы достигалось лучшее относительно ожидаемых нагрузок направление внутренних напряжений давления.
Изобретенный для решения этой задачи способ упрочняющего накатывания детали, подлежащей нагружению вдоль оси нагрузки в проходящей примерно перпендикулярно к оси нагрузки канавке, причем канавку подвергают упрочняющему накатыванию по множеству расположенных рядом друг с другом вдоль оси нагрузки и направленных примерно перпендикулярно к оси нагрузки дорожек, причем каждая дорожка перекрывает канавку только частично и причем в детали под канавкой создают внутренние напряжения давления, отличается тем, что соседние дорожки упрочняюще накатывают с нахлесткой друг на друга и создают внутренние напряжения давления, которые относительно оси нагрузки имеют аксиальные компоненты и тангенциальные компоненты, причем аксиальные компоненты являются существенно большими, чем тангенциальные компоненты.
Изобретение исходит из знания того, что путем упрочняющего накатывания на лежащих рядом друг с другом, только частично перекрывающих канавку дорожках является достижимым опрокидывание на 90o внутренних напряжений давления, так что направленные вначале примерно перпендикулярно к оси нагрузки внутренние напряжения давления после полностью произведенного упрочняющего накатывания направлены к оси нагрузки и таким образом в особой мере пригодны для улавливания нагрузок, которые имеют место вдоль оси нагрузки. Так, в частности, в случае лопатки турбины можно эффективно противодействовать росту трещин и вибрационному коррозионному растрескиванию в канавке.
Согласно изобретению дорожки для упрочняющего накатывания канавки располагают таким образом, что они нахлестываются друг на друга. Таким образом могут быть использованы взаимодействия между уже созданными внутренними напряжениями давления и внутренними напряжениями давления, которые создаются при новом проходе, для способствования возникновения желательных внутренних напряжений давления после завершения упрочняющего накатывания. Также уже при упрочняющем накатывании достигается в значительной степени гладкая поверхность канавки.
Указание, что внутренние напряжения давления "под канавкой" должны иметь определенные свойства, означает также, что небольшая поверхностная область в канавке, от поверхности до небольшой глубины, типично составляющей в случае выполненной из стали детали около 0,2 мм, может не приниматься во внимание. Это объясняется в первую очередь тем, что поверхностная область иначе, чем глубже лежащие слои, подвергается за счет образования и закатки гратов особенно интенсивному смятию, которое обуславливает и определяет свойства материала поверхностной области едва доступным для регистрации образом. Главное внимание лежит поэтому на оказании влияния на слои под поверхностной областью, что во всяком случае является достаточным в связи с избежанием роста трещин.
С особенным преимуществом упрочняющее накатывание канавки детали производят таким образом, что аксиальные компоненты внутренних напряжений давления до глубины 0,6 мм типа, являются порядка 50% больше, чем тангенциальные компоненты внутренних напряжений давления.
С дальнейшим преимуществом аксиальные компоненты внутренних напряжений давления имеют величины порядка 500 ньютон/мм2, и это до глубины 1,5 мм.
Каждая из вышеназванных мер и предпочтительно обе меры в комбинации обеспечивают внутренние напряжения давления со свойствами, которые, в частности, для лопатки турбины являются эффективными для предотвращения образования трещин и вибрационного коррозионного растрескивания при ожидаемых нагрузках.
Каждая дорожка предпочтительно перекрывает канавку самое большее на одну шестую так, что в действительности требуется большое множество проходов, чтобы полностью упрочнить накатыванием канавку. Это также в особенной степени является способствующим цели получения желаемых внутренних напряжений давления.
Упрочняющее накатывание производят с дальнейшим преимуществом таким образом, что каждую дорожку накатывают выпуклым роликом, который имеет максимальный радиус выпуклости, который существенно меньше, чем минимальный радиус кривизны канавки. Для упрочняющего накатывания канавки при этом может использоваться один единственный ролик, который последовательно прокатывают по всем дорожкам, однако возможно также использовать для упрочняющего накатывания канавки устройство с множеством роликов названного вида. Последняя названная мера используется предпочтительно для упрочняющего накатывания канавки с относительно сложным поперечным сечением.
Предпочтительно канавку после упрочняющего накатывания дополнительно подвергают накатному полированию, что может производиться одним единственным роликом, который перекрывает канавку во всей области упрочняющего накатывания и форма которого достаточно согласована с формой канавки. Путем накатного полирования могут устраняться маленькие неравномерности поверхности детали в канавке, за счет чего качество поверхности, в частности, в связи с коррозионной прочностью может быть еще улучшено.
Накатное полирование производят предпочтительно роликом, который одновременно перекрывает множество дорожек. Так, в частности, могут устраняться граты, которые возможно образовались при упрочняющем накатывании между соседними дорожками, и простыми средствами обеспечивается, что сила, с которой ролик при накатном полировании воздействует на канавку, стоит в соразмерном отношении к силе, вызывающей упрочняющее накатывание. Выгодным образом давление, оказываемое на канавку при накатном полировании, заметно меньше, чем давление при упрочняющем накатывании. Особенно предпочтительным при накатном полировании является перекрывать все дорожки канавки одновременно, так что накатное полирование осуществляется одним единственным вводом в работу предназначенного для этого ролика. При необходимости, этот ролик может направляться по канавке многократно. Во всяком случае после соответствующего изобретению упрочняющего накатывания простыми средствами и с малыми затратами может достигаться гладкая поверхность канавки.
Способ при любом его выполнении является особенно пригодным для упрочняющего накатывания канавки в выполненной из металла детали, в частности, в детали, выполненной из стали, например, из хромистой стали. В качестве хромистой стали особенно пригодной является сталь X20Cr13; эта сталь, в частности, часто используется для лопаток турбин. Другими металлами, из которых могут состоять подлежащие обработке согласно изобретению детали, являются титан и титановые сплавы. Особенно важным является применение способа согласно изобретению на детали из высокопрочного материала, в частности, высокопрочной стали или высокопрочного титанового сплава.
Как уже было упомянуто, способ согласно изобретению является особенно пригодным для лопатки турбины, причем канавка, в частности, является удерживающим пазом. Прежде всего на лопатке турбины способ с особым преимуществом используется таким образом, что два противолежащих друг другу удерживающих паза одновременно подвергают упрочняющему накатыванию. С этим связана экономия работы, так как две канавки обрабатываются одновременно, и экономия оборудования, так как два ролика, соответственно по одному на каждый удерживающий паз, взаимно опираются и делают излишним особые опорные устройства. Кроме того, достигается известная симметрия полученных в одновременно подвергнутых упрочняющему накатыванию удерживающих пазах внутренних напряжений давления, что дальше способствует цели достижения устойчивости против роста трещин и вибрационной коррозии растрескивания.
Примеры выполнения изобретения следуют из чертежа. На чертеже, в частности, показано:
фиг. 1 - устройство с деталью с упрочненной накатыванием канавкой, а также ролики для упрочняющего или соответственно полирующего накатывания;
фиг. 2 - сравнение поперечного сечения канавки перед и после упрочняющего накатывания;
фиг. 3 - лопатка турбины;
фиг. 4 устройство для упрочняющего накатывания канавки на лопатке турбины;
фиг. 5 устройство, аналогичное показанному на фиг. 1;
фиг. 6 диаграмма полученных в устройстве согласно фиг. 5 внутренних напряжений давления;
фиг. 7 диаграмма полученных в устройстве согласно фиг. 5 по уровню техники внутренних напряжений давления.
Фиг. 1 показывает деталь 2, которая должна быть нагружаемой вдоль оси нагрузки 1 и которая содержит две канавки 3, которые должны проходить поперек к оси нагрузки 1, то есть из плоскости чертежа или соответственно в плоскость чертежа; видимым является параллельное относительно оси нагрузки 1, в частности, радиально-аксиальное сечение. Каждая канавка 3 имеет минимальный радиус кривизны 4, который в представленном примере соответствует просто радиусу кривизны круговой в поперечном сечении канавки 3. Показанная справа канавка 3 упрочняется накатыванием в смысле изобретения с помощью соответствующего ролика 6; этот ролик 6 является выпуклым, то есть скругленным на своем внешнем периметре, и имеет максимальный радиус выпуклости 7, который, так как ролик 6 имеет профиль тора, в представленном примере просто соответствует радиусу кривизны ролика б. Он значительно меньше, чем минимальный радиус кривизны 4 канавки 3; поэтому для полного упрочняющего накатывания канавки 3, по меньшей мере, для упрочняющего накатывания на всех имеющих при этом значение местах канавки 3, необходимо многократное накатывание роликом 6. Крепление 10, в котором удерживается ролик 6, может содержать для этой цели, например, устройство для подачи вдоль оси нагрузки 1. Ролик 6 является вращаемым вокруг оси вращения 8. На левой стороне для сравнения представлен ролик 13 с максимальным радиусом выпуклости 7, который соответствует минимальному радиусу кривизны 4 канавки 3 и которым канавка 3 после произведенного упрочняющего накатывания может быть подвергнута накатному полированию. Это накатное полирование служит, в частности, для сглаживания поверхности канавки 3, что может быть важным для дальнейшего улучшения качества. Ролик 13 также является вращаемым вокруг оси вращения 8 и закреплен в соответствующем креплении 10. Согласно уровню техники ролик 13 также может использоваться для упрочняющего накатывания. Фиг. 2 показывает с соответствующим увеличением изменение формы, которое претерпевает канавка 3 в детали 2 за счет упрочняющего накатывания. Перед упрочняющим накатыванием канавка 3 имеет обозначенный штриховой линией начальный контур 14, который в ходе упрочняющего накатывания деформируется в ограничивающий заштрихованную плоскость конечный контур 15. Упрочняющее накатывание происходит в то время, как (не представленный) ролик 6 прокатывает канавку 3 по многим лежащим рядом друг с другом, частично перекрывающимся дорожкам 5. Накатывание канавки 3 обуславливает всегда определенное изменение формы; все вызванные при упрочняющем накатывании изменения формы представлены на фиг. 2. Изменения формы обуславливают, с одной стороны, известное повышение твердости деформированной поверхности и, с другой стороны, образование внутренних напряжений давления под деформированной поверхностью. Посредством упрочняющего накатывания по многим рядом лежащим дорожкам 5 может быть достигнуто особенно выгодное распределение и направление внутренних напряжений давления, что поясняется в последующем более подробно. Как можно понять из фиг. 2, деформация канавки 3 от дорожки 5 к дорожке 5 может быть различной, для чего, в частности, может изменяться сила, с которой ролик 6 (сравни фиг. 1) надавливается на канавку 3. Этой мерой как форма конечного контура 15, так и распределение твердости и внутренних напряжений давления могут тонко согласовываться с поставленными требованиями, в частности, с требованиями, выдвигаемыми в смысле изобретения.
Фиг. 3 показывает лопатку турбины 2 с (только частично представленной) лопастью 12, которую при работе обтекает текучая среда и с хвостовиком 11, который должен закрепляться в роторе турбины. Для этого хвостовик 11 имеет канавки 3, служащие в качестве удерживающих пазов и в которые заходят соответствующие дополнительные детали. Особенно эти канавки 3 имеют значение, чтобы упрочняться накатыванием согласно описанному способу. Ось нагрузки 1 проходит в продольном направлении лопасти 12, а удерживающие пазы 3 направлены практически перпендикулярно к оси нагрузки 1.
Фиг. 4 показывает при рассмотрении вдоль оси нагрузки 1 как лопатка турбины 2 с хвостовиком 11 и с лопастью 12 может упрочняться накатыванием в (не видных) удерживающих пазах 3. Хвостовик 11 для этого зажат в креплении 9. Хвостовик 11 имеет перпендикулярно к оси нагрузки 1 контур с двумя изогнутыми сторонами 16, в которых находятся также канавки 3. Такие изогнутые стороны 16 иногда используют при лопатках турбин 2, которые предназначены для конечных ступеней паровых турбин низкого давления. Эти лопатки турбин 2 подвержены при эксплуатации особенно высоким механическим нагрузкам, которые могут особенно хорошо улавливаться за счет таких изогнутых сторон 16. Для упрочнения накатыванием противолежащие друг другу ролики б одновременно вдавливаются в изогнутые стороны 16, для чего предусмотрены соответствующие крепления вместе с устройствами для создания необходимых сил. Лопатка турбины 2 качается вдоль стрелки между двумя роликами 6. Таким образом ролики 6 опираются друг на друга, и отдельные опорные устройства для лопатки турбины 2 могут отпадать.
Фиг. 5 показывает устройство, подобное видному из фиг. 1, причем деталью 2 является испытуемый образец, подобный лопатке турбины; ход оси нагрузки 1 намечен. На левой стороне испытуемый образец накатывается роликом 6, который с относительно малым радиусом кривизны воздействует на деталь 2 и соответственно предназначен для соответствующего изобретению упрочняющего накатывания. С правой стороны деталь 2 накатывается роликом 13 со значительно большим максимальным радиусом выпуклости, который в соответствии с этим может служить для накатного полирования или, как в связи с описываемой ниже фиг. 7, для представления того, что было достижимо до сих пор способом упрочняющего накатывания согласно уровню техники. Деталь 2 выполнена из материала X20Cr13 и для нижеописанных примеров накатывается роликом 6, который с торообразной областью с радиусом 1,5 мм, который таким образом соответствует максимальному радиусу выпуклости, воздействует на деталь 2 и имеет диаметр 138,5 мм. Деталь 2 накатывают на одиннадцати дорожках, середины которых разнесены друг от друга на 0,5 мм. Сила, с которой ролик 6 давит на деталь 2, изменяется от дорожки к дорожке между 2,8 килоньютон и 25 килоньютон в соответствии с оказываемым на деталь 2 давлением между 14 бар и 125 бар. Для сравнения деталь накатывают на правой стороне роликом 13, который торообразной областью с радиусом кривизны 3,8 мм воздействует на деталь 2. При шести проходах соответственно два раза действуют силы в 10 килоньютон, 20 килоньютон и 30 килоньютон. Диаметр ролика 13 составляет также 138,5 мм.
Фиг. 6 показывает созданные способом согласно изобретению в детали 2 внутренние напряжения давления 17, 18 по глубине (измеренной от конечного контура). Отчетливо видно, что до глубины 1,5 мм и больше аксиальные компоненты 17 имеют заметно большие величины, чем тангенциальные компоненты 18. Вплоть до глубины 0,6 мм аксиальные компоненты 17 являются примерно на 50% больше, чем тангенциальные компоненты 18, и при этом аксиальные компоненты имеют до глубины 1,5 мм величины порядка 500 н/мм2. Указание внутренних напряжений давления на фиг. 6 производится в виде отрицательных значений; положительные значения на ординате соответствовали бы растягивающим внутренним напряжениям.
Фиг. 7 показывает для сравнения внутренние напряжения давления 17, 18, которые (сравни фиг. 7) создаются роликом 13. Вне малой поверхностной области 19, которая проходит от поверхности до глубины порядка 0,2 мм, величины аксиальных компонент 17 всегда меньше, чем величины тангенциальных компонент 18 внутренних напряжений давления. В поверхностной области 19 аксиальные компоненты 17 подвержены кроме того значительным колебаниям, так что там нельзя говорить о систематической тенденции. Существенные свойства соответствующего изобретению способа получаются с большой отчетливостью, в частности, из сравнения фиг. 6 и 7. Согласно этому согласно изобретению впервые оказывается возможным оказывать влияние на направление и, как отчетливо показывает сравнение, также на величину внутренних напряжений давления в детали 2 путем соответствующего выполнения упрочняющего накатывания и получать величины, а также направления, которые в особенной степени согласованы с ожидаемыми нагрузками детали 2.

Claims (11)

1. Способ упрочняющего накатывания детали, подлежащей нагрузке вдоль оси нагрузки в проходящей примерно перпендикулярно оси нагрузки канавке, при котором канавку упрочняюще накатывают по множеству расположенных рядом друг с другом вдоль оси нагрузки и направленных примерно перпендикулярно оси нагрузки дорожек, причем каждая дорожка захватывает канавку только частично и причем в детали под канавкой создают внутренние напряжения давления, отличающийся тем, что соседние дорожки накладывают друг на друга и таким образом при упрочняющем накатывании канавки создают внутренние напряжения давления, которые относительно оси нагрузки имеют аксиальные компоненты и тангенциальные компоненты, причем аксиальные компоненты превышают тангенциальные компоненты.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упрочняющее накатывание производят с такой силой, что аксиальные компоненты в детали до глубины 0,6 мм под канавкой на 50% больше, чем тангенциальные компоненты.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что упрочняющее накатывание производят с такой силой, что аксиальные компоненты в детали до глубины 1,5 мм под канавкой имеют величину порядка 500 Н/мм2.
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждая дорожка перекрывает канавку максимально на 1/6.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждую дорожку накатывают выпуклым роликом, максимальный радиус выпуклости которого значительно меньше минимального радиуса кривизны канавки, который должен определяться в сечении, параллельном оси нагрузки.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что канавку после упрочняющего накатывания подвергают накатному полированию.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что канавку подвергают накатному полированию роликом, который одновременно перекрывает множество дорожек, в частности все дорожки.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что деталь выполняют из металла, в частности стали, титана или титанового сплава.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что деталь является лопаткой турбины.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что канавка является удерживающим пазом на лопатке турбины.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что лопатка турбины содержит две противоположные канавки, в которых одновременно производят упрочняющее накатывание.
RU95118438/02A 1993-03-22 1994-03-15 Способ упрочняющего накатывания детали RU2128109C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4309176A DE4309176C2 (de) 1993-03-22 1993-03-22 Verfahren zum Festwalzen eines Bauteils
DEP4309176.8 1993-03-22
PCT/DE1994/000277 WO1994021427A1 (de) 1993-03-22 1994-03-15 Verfahren zum festwalzen eines bauteils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95118438A RU95118438A (ru) 1997-10-20
RU2128109C1 true RU2128109C1 (ru) 1999-03-27

Family

ID=6483477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95118438/02A RU2128109C1 (ru) 1993-03-22 1994-03-15 Способ упрочняющего накатывания детали

Country Status (12)

Country Link
US (1) US5666841A (ru)
EP (1) EP0690768B1 (ru)
JP (1) JP3456995B2 (ru)
CN (1) CN1046881C (ru)
CA (1) CA2158761C (ru)
CZ (1) CZ287013B6 (ru)
DE (2) DE4309176C2 (ru)
ES (1) ES2120020T3 (ru)
PL (1) PL174540B1 (ru)
RU (1) RU2128109C1 (ru)
UA (1) UA35610C2 (ru)
WO (1) WO1994021427A1 (ru)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19511882B4 (de) * 1995-03-31 2005-01-05 Audi Ag Verfahren zum Verfestigen von Werkstückoberflächen
DE19516834A1 (de) * 1995-05-08 1996-11-14 Siemens Ag Walzvorrichtung zur Erzeugung von Druckeigenspannungen in einem Bauteil sowie Verwendung der Walzvorrichtung
BR9611944A (pt) * 1995-12-14 1999-12-28 Attlington Invest Ltd Processo de produzir um perfilado de metal.
US5826453A (en) * 1996-12-05 1998-10-27 Lambda Research, Inc. Burnishing method and apparatus for providing a layer of compressive residual stress in the surface of a workpiece
DE19740290B4 (de) * 1997-09-13 2004-05-27 Volkswagen Ag Verfahren zum Festwalzen der Oberfläche von Bauteilen, insbesondere von rotationssymmetrischen oder nicht-rotationssymmetrischen Drehteilen
FR2780482B1 (fr) * 1998-06-30 2000-07-21 Coflexip Procede de fabrication d'une carcasse metallique pour conduite flexible ou ombilical
US6415486B1 (en) 2000-03-01 2002-07-09 Surface Technology Holdings, Ltd. Method and apparatus for providing a residual stress distribution in the surface of a part
US6622570B1 (en) 2000-03-01 2003-09-23 Surface Technology Holdings Ltd. Method for reducing tensile stress zones in the surface of a part
JP4065644B2 (ja) * 2000-03-16 2008-03-26 新日本製鐵株式会社 耐衝撃特性に優れた耐衝撃用冷間加工硬化チタン成品及びその製造方法
DE10052753A1 (de) * 2000-10-25 2002-05-08 Hegenscheidt Mfd Gmbh & Co Kg Gerät zum Festwalzen von Kurbelwellen
EP1262280B1 (de) * 2001-05-28 2005-11-02 Hegenscheidt-MFD GmbH & Co. KG Vorrichtung zum Festwalzen von Einstichen und Radien der Lagerstellen von Kurbelwellen
JP2005508256A (ja) * 2001-11-02 2005-03-31 ザ・ボーイング・カンパニー 圧縮残留応力パターンを有する溶接継手を形成するための方法及び装置
DE10245396A1 (de) * 2002-09-28 2004-04-15 Mtu Aero Engines Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken
DE10308124B3 (de) * 2003-02-26 2004-09-23 Hegenscheidt-Mfd Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Festwalzen von Übergängen zwischen Lagerzapfen und Wangen von Kurbelwellen
DE10340267A1 (de) * 2003-08-29 2005-03-17 Ecoroll Ag Werkzeugtechnik Walzwerkzeug und Walzrolle zum Walzen, insbesondere Festwalzen, eines Werkstücks
GB2406532A (en) * 2003-10-03 2005-04-06 Rolls Royce Plc An apparatus for forming a compressively stressed layer in a root of a blade
CN100464937C (zh) * 2004-06-28 2009-03-04 周柏森 一种金属材料表面突体滚压处理方法
US7384244B2 (en) * 2004-12-16 2008-06-10 General Electric Company Fatigue-resistant components and method therefor
EP1848876B1 (de) 2005-02-15 2011-08-17 Alstom Technology Ltd VERFAHREN ZUR ERHÖHUNG DER ERMÜDUNGSLEBENSDAUER EINES SCHAUFELFUßES EINER TURBOMASCHINENSCHAUFEL
US7805972B2 (en) * 2005-10-12 2010-10-05 Surface Technology Holdings Ltd. Integrally bladed rotating turbo machinery and method and apparatus for achieving the same
US8079120B2 (en) * 2006-12-30 2011-12-20 General Electric Company Method for determining initial burnishing parameters
US8051565B2 (en) * 2006-12-30 2011-11-08 General Electric Company Method for increasing fatigue notch capability of airfoils
CN101412182B (zh) * 2007-10-17 2010-11-24 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种gh150合金高压压气机动、静叶片冷辊轧工艺
DE102010013480A1 (de) * 2009-10-02 2011-04-07 Ferroll Gmbh Spanwerkzeug, insbesondere Schälwerkzeug, Aufbohrkopf, Vollbohrkopf oder Bohrkopf, sowie Zerspanungsmaschine und Verfahren
US20110158767A1 (en) * 2009-12-29 2011-06-30 Ohio Rod Products Reduced material, content fasteners and systems and methods for manufacturing the same
DE102011007224A1 (de) * 2011-04-12 2012-10-18 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren und Herstellung eines einstückigen Rotorbereiches und einstückiger Rotorbereich
US9737965B2 (en) * 2012-01-23 2017-08-22 United Technologies Corporation Roll peening tooling and process
RU2530606C2 (ru) * 2012-04-19 2014-10-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Предприятие "Сенсор" Способ формирования плосковершинного микрорельефа трибосопряжений со смазочными микровпадинами
JP5997937B2 (ja) * 2012-05-31 2016-09-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン動翼およびタービンロータの製造方法
DE102012018604A1 (de) 2012-09-20 2014-03-20 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Walzwerkzeugvorrichtung
DE102012018605A1 (de) 2012-09-20 2014-03-20 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Walzwerkzeugvorrichtung
EP2932011B1 (en) * 2012-12-14 2020-08-05 Brinkman Products, Inc. Cold root-rolling device
DE102012223475A1 (de) * 2012-12-17 2014-06-18 Aktiebolaget Skf Verfahren zum Bearbeiten eines Oberflächenbereichs eines Wälzlagerrings und Wälzlagerring sowie Wälzlager
US9566638B2 (en) * 2013-12-18 2017-02-14 United Technologies Corporation Deep rolling tool with force adjustment
US9573175B2 (en) 2013-12-18 2017-02-21 United Technologies Corporation Deep rolling tool for blade fatigue life enhancement
US9421602B2 (en) 2013-12-18 2016-08-23 United Technologies Corporation Machine for deep rolling tool positioning
US9573184B2 (en) * 2013-12-18 2017-02-21 United Technologies Corporation Deep rolling tool for processing blade root
JP6548462B2 (ja) * 2014-06-17 2019-07-24 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 付加製造方法
DE102015219351A1 (de) * 2015-10-07 2017-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Stahl oder Titan mit einer ausscheidungshärtenden Nickelbasislegierung und Bauteil
US9902482B2 (en) * 2015-10-28 2018-02-27 The Boeing Company Deep rolling forming
US10118274B2 (en) * 2015-10-30 2018-11-06 Aktiebolaget Skf Apparatus for producing compressive residual stress in balls
US10480578B2 (en) 2015-10-30 2019-11-19 Aktiebolaget Skf Method of imparting compressive residual stress to balls
US9879536B2 (en) 2015-12-21 2018-01-30 General Electric Company Surface treatment of turbomachinery
US10384326B2 (en) 2015-12-21 2019-08-20 General Electric Company Surface treatment of turbomachinery
CN107282944A (zh) * 2016-04-01 2017-10-24 刘宣 一种手环加工砂纹的设备
US10603761B2 (en) * 2016-06-06 2020-03-31 United Technologies Corporation Deep roll peening system and method
CN106755859B (zh) * 2016-11-30 2018-06-08 燕山大学 一种拼焊板材局部预硬化方法及辊轧装置
US10786883B2 (en) * 2016-12-20 2020-09-29 United Technologies Corporation Deep rolling tool and method
US10610963B2 (en) 2017-05-17 2020-04-07 General Electric Company Surface treatment of turbomachinery
CN109338256B (zh) * 2018-11-23 2020-12-04 南京理工大学 一种利用局部滚压获得软硬异质层状金属薄板的制备方法
KR102275595B1 (ko) * 2019-02-08 2021-07-09 부산대학교 산학협력단 내마모성 롤러 및 그 제조 방법
CN110118689A (zh) * 2019-06-25 2019-08-13 上海海隆石油管材研究所 一种硫化氢试验用冷滚压四点弯曲试样
CN112296691B (zh) * 2020-11-10 2021-08-31 浙江夏厦精密制造股份有限公司 一种用于成品蜗杆的挤压式去应力方法及装置
CN114523016B (zh) * 2022-02-18 2023-03-10 北京航空航天大学 一种涡轮盘榫槽凹圆弧表面的滚压强化加工方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US448053A (en) * 1891-03-10 etjkenthal
DE869912C (de) * 1944-08-19 1953-03-12 Ver Kugellagerfabriken Ag Verfahren zum Fertigbearbeiten der Rollbahnen von Waelzlagern
JPS5441253A (en) * 1977-09-07 1979-04-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Plastic working method for gear-surface
SE8005039L (sv) * 1980-07-09 1982-01-10 Uddeholms Ab Sett att minska benegenheten for tandbottensprickor hos sagar
US4448053A (en) * 1982-05-18 1984-05-15 Rockwell International Corporation Method of stress rolling a metallic rim
SU1258577A2 (ru) * 1985-01-07 1986-09-23 Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР Инструмент дл упрочнени впадин зубчатых колес
DE3601541A1 (de) * 1986-01-20 1987-07-23 Kraftwerk Union Ag Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der oberflaechenguete von bohrungen
US5099558A (en) * 1988-04-25 1992-03-31 The B. F. Goodrich Company Burnishing tool holder
DE4015205C1 (en) * 1990-05-11 1991-08-22 Mtu Muenchen Gmbh Method of reinforcing gas turbine rotor - has balls forced against base surface of slot in rotor to compress it

Also Published As

Publication number Publication date
UA35610C2 (ru) 2001-04-16
JP3456995B2 (ja) 2003-10-14
PL310548A1 (en) 1995-12-27
JPH08507969A (ja) 1996-08-27
CA2158761C (en) 2005-02-22
DE4309176C2 (de) 1995-10-19
ES2120020T3 (es) 1998-10-16
EP0690768B1 (de) 1998-07-22
CN1046881C (zh) 1999-12-01
CZ287013B6 (en) 2000-08-16
DE59406504D1 (de) 1998-08-27
CN1119841A (zh) 1996-04-03
CZ236095A3 (en) 1996-01-17
DE4309176A1 (de) 1994-09-29
PL174540B1 (pl) 1998-08-31
WO1994021427A1 (de) 1994-09-29
CA2158761A1 (en) 1994-09-29
US5666841A (en) 1997-09-16
EP0690768A1 (de) 1996-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2128109C1 (ru) Способ упрочняющего накатывания детали
US4034585A (en) Process of compression stressing metals to increase the fatigue strength thereof
US8607604B2 (en) Bolt and manufacturing method of bolt
Eskner et al. Mechanical property evaluation using the small punch test
CN101209538A (zh) 确定初始抛光参数的方法
JP2006329319A (ja) 転がり摺動部品、転がり軸受、カムフォロア及び転がり摺動部品の表面改質方法
Cottell Fatigue failures, with special reference to fracture characteristics
US5700120A (en) Threaded fastener and method of improving the fatigue life thereof
JP2007030115A (ja) 内燃機関用クランクシャフトのフィレットロール加工方法
KR100957984B1 (ko) 대형 디젤엔진용 터보차져 로터샤프트 마찰용접방법
US6022194A (en) Linear priction welding of steeples and device thereof
JP4186568B2 (ja) 転がり軸受及び転がり軸受の内輪の製造方法
US20040244529A1 (en) Workpiece, in particular a crankshaft
Tarelnyk et al. Improvement of fixed joints quality by integrated technologies of electroerosive alloying
US20220412407A1 (en) Method for increasing the load-bearing capacity, and rolling device for hard rolling a surface-hardened rolling-bearing raceway
JP2754002B2 (ja) 旋回輪の低歪熱処理方法
Toshal et al. Shot Peening and Grit Blasting-effects on surface integrity
JPH02120506A (ja) エンジンのクランクシャフト及びその強化処理方法
JPS62292362A (ja) 被加工軸のロール加工方法
Elsamanty et al. Investigating the Impact of Tool Type on Optimizing Burnishing Parameters for AISI 1035 Steel: A Taguchi and RSM Approach
Eccles Fatigue failure of bolts
Wilson Effect on fatigue strength
JPH0392269A (ja) 歯車のストレスピーニング方法
Tosha Effect of shot peening on surface integrity
Tarelnyk et al. Improvement of fixed joints quality using integrated technologies of electroerosive alloying

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040316