RU2156683C1 - Method for strengthening steel plates - Google Patents

Method for strengthening steel plates Download PDF

Info

Publication number
RU2156683C1
RU2156683C1 RU98124044A RU98124044A RU2156683C1 RU 2156683 C1 RU2156683 C1 RU 2156683C1 RU 98124044 A RU98124044 A RU 98124044A RU 98124044 A RU98124044 A RU 98124044A RU 2156683 C1 RU2156683 C1 RU 2156683C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plate
hardening
equal
deformation
residual
Prior art date
Application number
RU98124044A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98124044A (en
Inventor
М.М. Матлин
С.Л. Лебский
Original Assignee
Волгоградский государственный технический университет
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 Волгоградский государственный технический университет filed Critical Волгоградский государственный технический университет
Priority to RU98124044A priority Critical patent/RU2156683C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2156683C1 publication Critical patent/RU2156683C1/en
Publication of RU98124044A publication Critical patent/RU98124044A/en

Links

Images

Landscapes

  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: processes for surface plastic deforming of steel plates by shots. SUBSTANCE: method comprises steps of successively deforming steel plate by means of small- and large-grain shots; realizing initial stage of strengthening with use of large diameter (2mm-3mm) shots in order to provide predetermined intensity of plastic deformation in centers of impressions equal to allowable uniform deformation of strengthened material; subjecting plate to uniform plastic deformation by stretching it until residual deformation value equal to (0.5-1.0)% in order to release residual stresses; performing secondary stage of strengthening with use of small diameter shots with diameter equal to (1-1,5)mm until receiving in center of impressions intensity of stress equal to yielding strength of plate material subjected to initial strengthening. EFFECT: increased useful life of steel plates in conditions of applying variable loads to them due to provision of strengthened layer with optimal distribution of residual stresses. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам поверхностного пластического деформирования (ППД) деталей дробью для повышения их долговечности при работе в условиях воздействия переменных нагрузок. The invention relates to mechanical engineering, in particular to methods of surface plastic deformation (PPD) of parts with a shot to increase their durability when working under conditions of exposure to variable loads.

Известен способ упрочнения деталей дробью (Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. - М.: Машиностроение, 1987. - 328 с., с. 249 - 250), заключающийся в том, что предварительно упрочняют дробью заданного диаметра 5...6 партий вспомогательных пластин (по 4 пластины в каждой партии) при разных скоростях полета дроби и времени обработки, измеряют стрелу прогиба пластин, определяют оптимальное время обработки, после которого прогиб практически не увеличивается, обрабатывают дробью с установленным оптимальным временем основные пластины. There is a method of hardening parts with a shot (Odintsov L.G. Hardening and finishing of parts by surface plastic deformation: Handbook. - M.: Mashinostroenie, 1987. - 328 p., P. 249 - 250), which consists in preliminarily hardening with a given shot diameters of 5 ... 6 batches of auxiliary plates (4 plates in each batch) at different flight speeds of the shot and processing time, measure the deflection arrow of the plates, determine the optimal processing time, after which the deflection practically does not increase, process the shot with installed op The maximum time of the main plate.

Недостатком данного способа является то, что найденный экспериментальным путем режим упрочнения оказывается справедливым только для конкретного материала пластины и не может быть распространен на пластины с иными прочностными характеристиками материала. Кроме того, получение максимального прогиба пластины после обработки приводит к возникновению под поверхностным упрочненным слоем больших по величине растягивающих остаточных напряжений, которые способствуют снижению долговечности пластины при ее работе в условиях воздействия переменных нагрузок. The disadvantage of this method is that the experimentally found hardening mode is valid only for a particular plate material and cannot be extended to plates with other strength characteristics of the material. In addition, obtaining the maximum deflection of the plate after processing leads to the appearance of large tensile residual stresses under the surface hardened layer, which contribute to a decrease in the durability of the plate during its operation under the influence of variable loads.

Наиболее близким по технической сущности является способ поверхностного упрочнения плоских торсионов (а.с. 1488328, C 21 D 7/06, заявл. 03.12.86, опубл. 23.06.89), включающий дробеструйную обработку плоскости, при этом пластины торсиона пакетируют с помощью прокладок шириной 0,25-0,5 ширины детали и осуществляют дробеструйную обработку плоскости свободной от перекрытия прокладкой и ребра. The closest in technical essence is the method of surface hardening of flat torsion bars (as.with. 1488328, C 21 D 7/06, application. 03.12.86, publ. 23.06.89), including bead-blasting processing of the plane, while the torsion plate is packaged using gaskets with a width of 0.25-0.5 of the width of the part and carry out bead-blasting processing of the plane with a gasket and ribs free from overlap.

Недостатком этого способа является то, что он не учитывает прочностные свойства обрабатываемого материала пластины торсиона, что не позволяет повышать долговечность детали в условиях воздействия переменных нагрузок. The disadvantage of this method is that it does not take into account the strength properties of the processed material of the torsion plate, which does not allow to increase the durability of the part under conditions of exposure to variable loads.

Известные способы имеют низкий технический уровень, так как не учитывают прочностные свойства упрочняемого материала стальной пластины, что не позволяет получать оптимальные значения интенсивности пластической деформации и интенсивности напряжений на поверхности пластины; кроме того, в результате упрочнения известными способами в поперечном сечении пластины под упрочненным слоем возникают значительные растягивающие остаточные напряжения, которые являются причиной существенного уменьшения долговечности пластин. Known methods have a low technical level, since they do not take into account the strength properties of the hardened material of the steel plate, which does not allow to obtain optimal values of the intensity of plastic deformation and the intensity of stresses on the surface of the plate; in addition, as a result of hardening by known methods in the cross section of the plate under the hardened layer, significant tensile residual stresses arise, which cause a significant decrease in the durability of the plates.

В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа упрочнения стальных пластин путем обработки дробью, позволяющего назначать режимы обработки с учетом прочностных свойств упрочняемого материала, при этом на первоначальной стадии упрочнения достигается деформация на поверхности пластины, равная предельной равномерной деформации упрочняемого материала, с последующим однородным пластическим деформированием путем растяжения до снятия остаточных напряжений, с сохранением упрочненного поверхностного слоя, а затем на вторичной стадии упрочнения достигается интенсивность напряжений на поверхности пластины в соответствии с первоначальной стадией, равная пределу текучести упрочненного материала пластины, что позволяет значительно снизить вредные остаточные растягивающие напряжения, возникающие под упрочненным слоем и существенно уменьшающие долговечность пластины; при этом обеспечиваются наибольшие благоприятные остаточные сжимающие напряжения в упрочненном поверхностном слое, что значительно повышает долговечность упрочненной пластины. In this regard, the most important task is to create a new method of hardening steel plates by processing with a shot, which allows you to assign processing modes taking into account the strength properties of the hardened material, while at the initial stage of hardening, a deformation on the surface of the plate equal to the ultimate uniform deformation of the hardened material is achieved, followed by uniform plastic deformation by stretching to relieve residual stresses, while maintaining the hardened surface layer, and then on W of the original stage of hardening, the stress intensity on the surface of the plate is achieved in accordance with the initial stage, which is equal to the yield strength of the hardened material of the plate, which can significantly reduce the harmful residual tensile stresses arising under the hardened layer and significantly reduce the durability of the plate; this provides the greatest favorable residual compressive stresses in the hardened surface layer, which significantly increases the durability of the hardened plate.

Техническим результатом заявленного способа является создание новой технологии упрочнения дробью стальных пластин, обеспечивающей создание в пластине упрочненного слоя с интенсивностью деформации на поверхности, равной предельной равномерной деформации материала пластины, при этом достигается интенсивность напряжений на поверхности пластины, равная пределу текучести упрочненного материала пластины, а также значительно снижаются остаточные растягивающие напряжения, действующие под упрочненным слоем, тем самым значительно повышается долговечность упрочненной пластины, работающей в условиях воздействия переменных нагрузок. The technical result of the claimed method is the creation of a new technology of hardening by shot steel plates, ensuring the creation of a hardened layer in the plate with a strain rate on the surface equal to the ultimate uniform deformation of the plate material, while the stress intensity on the plate surface is reached, equal to the yield strength of the hardened plate material, and significantly reduced residual tensile stresses acting under the hardened layer, thereby significantly increasing The durability of a hardened plate operating under conditions of exposure to variable loads is maintained.

Указанный технический результат достигается тем, что стальную пластину последовательно обрабатывают крупной и мелкой дробью, при этом первоначальную стадию упрочнения проводят путем обработки крупной дробью с диаметром 2-3 мм с получением заданной интенсивности пластической деформации в центре отпечатков, равной предельной равномерной деформации упрочняемого материала, и подвергают пластину однородному пластическому деформированию путем растяжения до величины остаточной деформации 0,5-1,0% с обеспечением снятия остаточных напряжений, а затем проводят вторичную стадию упрочнения мелкой дробью с диаметром 1,0-1,5 мм до получения интенсивности напряжений в центре отпечатка, равной пределу текучести упрочненного на первоначальной стадии материала пластины, при этом обработке подвергают пластины, работающие в условиях воздействия переменных нагрузок. The specified technical result is achieved by the fact that the steel plate is successively treated with coarse and fine shots, while the initial stage of hardening is carried out by treating with a large shot with a diameter of 2-3 mm to obtain a given intensity of plastic deformation in the center of the prints equal to the ultimate uniform deformation of the hardened material, and subject the plate to uniform plastic deformation by stretching to a value of residual deformation of 0.5-1.0% to ensure the removal of residual stress And then carried out secondary hardening step of fine fraction with a diameter of 1.0-1.5 mm to obtain a stress intensity fingerprint center equal to the yield strength of the hardened in the initial stage of the plate material, the plate is subjected to processing, working in conditions of variable loads.

Существенным отличием предлагаемого способа является то, что на первоначальной стадии упрочнения крупной дробью получают заданную интенсивность пластической деформации в центре отпечатков дробинок, равную предельной равномерной деформации упрочняемого материала пластины. Дело в том, что с точки зрения усиления благоприятных факторов упрочнения (остаточных напряжений сжатия, степени упрочнения материала, толщины упрочненного слоя) необходимо, чтобы интенсивность пластической деформации в центре отпечатков была бы наибольшей. Однако с ростом интенсивности пластической деформации нарастает и процесс разупрочнения материала, поскольку в поверхностном слое появляются опасные микротрещины, образуются частицы отслаивающегося металла. Таким образом, при обработке дробью, когда интенсивность пластической деформации равна предельной равномерной деформации упрочняемого материала, сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое пластины наибольшие, а разного рода дефекты не получают еще опасной степени развития. A significant difference of the proposed method is that at the initial stage of hardening with a coarse shot, a predetermined intensity of plastic deformation in the center of the prints of the grains is obtained, equal to the ultimate uniform deformation of the hardened plate material. The fact is that, from the point of view of strengthening favorable hardening factors (residual compressive stresses, degree of hardening of the material, thickness of the hardened layer), it is necessary that the intensity of plastic deformation in the center of the prints be the highest. However, with an increase in the intensity of plastic deformation, the process of softening of the material also increases, since dangerous microcracks appear in the surface layer and particles of peeling metal form. Thus, when processing with a shot, when the intensity of plastic deformation is equal to the maximum uniform deformation of the hardened material, the compressive residual stresses in the surface layer of the plate are greatest, and various kinds of defects do not yet receive a dangerous degree of development.

Существенным отличием предлагаемого способа является и то, что после окончания первоначальной стадии упрочнения пластину подвергают однородному пластическому деформированию путем растяжения до величины остаточной деформации 0,5-1,0% с обеспечением снятия остаточных напряжений, что позволяет, сохранив образовавшийся после первоначальной стадии упрочненный поверхностный слой, снять вредные (то есть снижающие долговечность пластины) остаточные растягивающие напряжения, действующие под упрочненным слоем, величина которых может быть весьма значительна, так как при упрочнении крупной дробью глубина упрочненного слоя также значительна. Очевидно, что при этом снимаются и действующие в упрочненном слое благоприятные (с точки зрения увеличения долговечности пластины) остаточные сжимающие напряжения, поскольку остаточные напряжения представляют собой систему, уравновешенную в объеме пластины. A significant difference of the proposed method is that after the end of the initial stage of hardening, the plate is subjected to uniform plastic deformation by stretching to a value of residual deformation of 0.5-1.0% with the release of residual stresses, which allows, retaining the hardened surface layer formed after the initial stage remove harmful (i.e., reducing the durability of the plate) residual tensile stresses acting under the hardened layer, the value of which may be weight Lime is significant, since when hardening with coarse shot, the depth of the hardened layer is also significant. Obviously, this also removes the favorable (from the point of view of increasing the durability of the plate) residual compressive stresses acting in the hardened layer, since the residual stresses are a system balanced in the volume of the plate.

Существенным отличием предлагаемого способа является также и то, что проводят вторичную стадию упрочнения мелкой дробью с интенсивностью напряжений в центре отпечатка, равной пределу текучести упрочненного материала пластины, что позволяет получать на поверхности упрочняемой пластины максимальные по величине благоприятные остаточные напряжения сжатия, равные пределу текучести упрочненного материала пластины; при этом, поскольку диаметр остаточных отпечатков от мелкой дроби оказывается заметно меньше, чем на первой стадии упрочнения крупной дробью, то и глубина проникновения вторичной пластической деформации также меньше, чем на первой стадии. По этой причине уменьшаются по величине и вредные остаточные растягивающие напряжения, а переход сжимающих остаточных напряжений в растягивающие происходит внутри упрочненного на первой стадии слоя, что также способствует повышению долговечности пластины, работающей в условиях переменных нагрузок. A significant difference of the proposed method is the fact that they carry out the secondary stage of hardening with a fine fraction with a stress intensity in the center of the print equal to the yield strength of the hardened plate material, which allows to obtain maximum favorable residual compressive stresses equal to the yield strength of the hardened material on the surface of the hardened plate plates; in this case, since the diameter of the residual imprints from the fine fraction is noticeably smaller than in the first stage of hardening by large fraction, the penetration depth of secondary plastic deformation is also less than in the first stage. For this reason, harmful residual tensile stresses are also reduced in size, and the transition of compressive residual stresses to tensile stresses occurs inside the layer hardened in the first stage, which also contributes to an increase in the durability of the plate operating under variable loads.

Проведенный заявителем анализ техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. An analysis of the technique carried out by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention, and a definition from the list of identified analogues of the prototype as the closest in the totality of the features of the analogue revealed a set of essential (in relation to the seen Ithel technical result) distinguishing features in the claimed object set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законадательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under the current legislation.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение технического результата. To verify the conformity of the claimed invention to the requirements of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art, since the prior art determined by the applicant, the effect of the actions provided for by the essential features of the claimed invention is not revealed the achievement of a technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законадательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.

Способ упрочнения стальных пластин реализуется следующим образом. The method of hardening steel plates is implemented as follows.

Первоначальную стадию упрочнения проводят путем обработки крупной дробью с диаметром 2-3 мм с получением заданной интенсивности пластической деформации в центре отпечатков, равной предельной равномерной деформации упрочняемого материала. The initial stage of hardening is carried out by treatment with coarse shot with a diameter of 2-3 mm to obtain a given intensity of plastic deformation in the center of the prints equal to the ultimate uniform deformation of the hardened material.

Величину предельной равномерной деформации εp материала пластины можно определить как по результатам стандартных испытаний образцов на растяжение, так и по величине пластической твердости НД
εp = 245/HД, (1)
где НД (МПа) определяют по ГОСТ 18835-73.
The value of the ultimate uniform deformation ε p of the plate material can be determined both from the results of standard tensile tests of the samples and from the value of the plastic hardness ND
ε p = 245 / HD, (1)
where ND (MPa) is determined according to GOST 18835-73.

Значение интенсивности пластической деформации в центре остаточного отпечатка εi,o на поверхности упрочненной пластины определяют по формуле, предложенной авторами
εi,o = 0,424(1-2μ2)dк/Dк, (2)
где Dк - диаметр крупной дроби; dк - диаметр остаточного отпечатка при упрочнении крупной дробью; μ2 - коэффициент Пуанссона материала пластины.
The value of the intensity of plastic deformation in the center of the residual imprint ε i, o on the surface of the hardened plate is determined by the formula proposed by the authors
ε i, o = 0.424 (1-2μ 2 ) d c / D k , (2)
where D to - the diameter of the coarse fraction; d to - the diameter of the residual imprint during hardening by large fraction; μ 2 is the Poisson's ratio of the plate material.

Таким образом, на первоначальной стадии упрочнения следует добиваться получения диаметра остаточного отпечатка, равного
dк = εp•Dк/0,424(1-2μ2). (3)
После первоначальной стадии упрочнения пластину подвергают однородному пластическому деформированию путем растяжения до величины остаточной деформации 0,5-1,0% с обеспечением снятия остаточных напряжений. Эту операцию проводят с помощью известных машин для испытания на растяжение.
Thus, at the initial stage of hardening, one should seek to obtain a diameter of the residual imprint equal to
d k = ε p • D k / 0.424 (1-2μ 2 ). (3)
After the initial stage of hardening, the plate is subjected to uniform plastic deformation by stretching to a value of residual deformation of 0.5-1.0% to ensure the removal of residual stresses. This operation is carried out using known tensile testing machines.

Затем проводят вторичную стадию упрочнения пластины мелкой дробью с диаметром 1,0-1,5 мм с интенсивностью напряжений в центре отпечатка, равной пределу текучести упрочненного на первоначальной стадии материала пластины. Then, the secondary stage of plate hardening is carried out with a fine shot with a diameter of 1.0-1.5 mm with a stress intensity in the center of the print equal to the yield strength of the plate material hardened at the initial stage.

Поскольку на первой стадии упрочнения интенсивность пластической деформации была равна предельной равномерной деформации, то в соответствии с диаграммой деформирования материала предел текучести упрочненного на первой стадии материала пластины равен истинному пределу прочности Sb исходного (неупрочненного) материала пластины. Значение интенсивности напряжений в центре отпечатка определяют по формуле

Figure 00000001

где σт - предел текучести исходного материала пластины;
γ - коэффициент упрочнения, равный
γ = (Sвт)/εp, (5)
где Sb - истинный предел прочности исходного материала пластины
Figure 00000002
- предел прочности и предельная равномерная деформация исходного материала пластины;
εi,o - интенсивность пластической деформации в центре остаточного отпечатка (см. формулу (2)), которая при использовании мелкой дроби определяется как
εi,o = 0,424(1-2μ2)dм/Dм (6)
где Dм - диаметр мелкой дроби;
dм - диаметр остаточного отпечатка при упрочнении мелкой дробью.Since the intensity of plastic deformation was equal to the ultimate uniform deformation at the first stage of hardening, according to the material deformation diagram, the yield strength of the plate material strengthened at the first stage is equal to the true tensile strength S b of the initial (unstrengthened) plate material. The value of the stress intensity in the center of the print is determined by the formula
Figure 00000001

where σ t - yield strength of the source material of the plate;
γ is the hardening coefficient equal to
γ = (S int ) / ε p , (5)
where S b is the true tensile strength of the source material of the plate
Figure 00000002
- tensile strength and ultimate uniform deformation of the source material of the plate;
ε i, o is the intensity of plastic deformation in the center of the residual imprint (see formula (2)), which when using a fine fraction is defined as
ε i, o = 0.424 (1-2μ 2 ) d m / D m (6)
where D m is the diameter of the fine fraction;
d m - the diameter of the residual imprint during hardening by a fine fraction.

Таким образом, принимая, что интенсивность напряжений в центре отпечатка σi,o задается равной истинному пределу прочности sb исходного материала пластины, из формул (4) - (6) найдем требуемую величину диаметра dм остаточного отпечатка при упрочнении мелкой дробью

Figure 00000003

Для реализации предложенного способа приводятся экспериментальные данные для конструкционных сталей, на примере стали 30ХГСА, с получением показателя долговечности пластины по числу циклов до разрушения (см. таблицу). Каждая партия образцов состояла из 5-6 пластин.Thus, assuming that the stress intensity in the center of the indent σ i, o is set equal to the true tensile strength s b of the initial material of the plate, from formulas (4) - (6) we find the required diameter d m of the residual indentation under hardening by a fine fraction
Figure 00000003

To implement the proposed method, experimental data are presented for structural steels, using the example of 30KhGSA steel, to obtain a plate durability index by the number of cycles to failure (see table). Each batch of samples consisted of 5-6 plates.

Проведена экспериментальная проверка способа. Образцы представляли собой плоские пластины толщиной 4 мм и шириной 20 мм в соответствии с ГОСТ 25502-79, изготовленные из стали 30ХГСА в состоянии поставки: предел текучести σт = 570 MПa, предел прочности σв = 780 MПa, пластическая твердость НД 2700 МПа. Дробью упрочняли обе стороны пластины.An experimental verification of the method. The samples were flat plate thickness of 4 mm and a width of 20 mm in accordance with GOST 25502-79, made of steel as delivered 30KhGSA: yield stress σ m = 570 MPa, tensile strength σ B = 780 MPa, hardness of plastic ND 2700 MPa. Fractional reinforced both sides of the plate.

Упрочнение на первичной и вторичной стадиях проводили при различном сочетании диаметров дроби:
для крупной дроби использовали диаметры 2 мм, 2,5 мм и 3 мм;
для мелкой дроби - 1 мм, 1,25 мм и 1,5 мм.
Hardening in the primary and secondary stages was carried out with a different combination of fraction diameters:
for coarse shot, diameters of 2 mm, 2.5 mm and 3 mm were used;
for small fractions - 1 mm, 1.25 mm and 1.5 mm.

Предварительно определяли величину предельной равномерной деформации εp материала пластины по формуле (1)
εp = 245/HД = 245/2700 = 0,0907.
Затем по формуле (3) определяли величину диаметра dк остаточного отпечатка, которую следует получить на первоначальной стадии при упрочнении крупной дробью.
Preliminarily, the ultimate uniform strain ε p of the plate material was determined by the formula (1)
ε p = 245 / HD = 245/2700 = 0.0907.
Then, using the formula (3), we determined the diameter d to the residual imprint, which should be obtained at the initial stage when hardening by large fraction.

Для диаметра дроби Dк = 2 мм:

Figure 00000004

коэффициент Пуанссона для стали 30ХГСА принят равным μ2 = 0,3.
Для диаметра дроби Dк = 2,5 мм:
dк = 0,0907•2,5/424(1-2•0,3) = 1,34 мм.For the diameter of the fraction D to = 2 mm:
Figure 00000004

Poinson's ratio for steel 30KhGSA is taken equal to μ 2 = 0.3.
For the diameter of the fraction D to = 2.5 mm:
d to = 0.0907 • 2.5 / 424 (1-2 • 0.3) = 1.34 mm.

Для диаметра дроби Dк = 3,0 мм:
dк = 0,0907•3,0/0,424/(1-2•0,3) = 1,60 мм.
For the diameter of the fraction D to = 3.0 mm:
d to = 0.0907 • 3.0 / 0.424 / (1-2 • 0.3) = 1.60 mm.

Упрочнение дробью на первичной стадии проводили с помощью дробемета роторного типа с обеспечением найденных выше диаметров остаточных отпечатков. Hardening by a fraction at the primary stage was carried out using a rotary type shot blast gun with ensuring the diameters of the residual prints found above.

После первичной стадии упрочнения пластины подвергали однородному пластическому деформированию с помощью разрывной машины УММ-10 с обеспечением снятия остаточных напряжений. При этом для разных партий пластин величины остаточных деформаций составляли 0,5, 0,75 и 1,0%. After the initial stage of hardening, the plates were subjected to uniform plastic deformation using a UMM-10 tensile testing machine to ensure the removal of residual stresses. Moreover, for different batches of plates, the values of residual strains were 0.5, 0.75, and 1.0%.

Перед проведением вторичной стадии упрочнения мелкой дробью предварительно определяли требуемые диаметры dм остаточных отпечатков для получения интенсивности напряжений в центре отпечатков, равных пределу текучести упрочненного на первоначальной стадии материала пластины.Before the secondary hardening stage of the fine shot was carried out, the required diameters d m of the residual prints were preliminarily determined to obtain the stress intensity in the center of the prints equal to the yield strength of the plate material hardened at the initial stage.

Для этого предварительно определяли истинный предел прочности исходного материала пластины

Figure 00000005

а также определяли по формуле (5) коэффициент упрочнения материала пластины
γ = (Sвт)/εp = (854-570)/0,0907 = 3131.
Затем по формуле (7) определяли диаметры остаточных отпечатков, которые необходимо задавать при упрочнении мелкой дробью.For this, the true ultimate strength of the initial material of the plate was previously determined
Figure 00000005

and also determined by the formula (5) the coefficient of hardening of the plate material
γ = (S int ) / ε p = (854-570) / 0.0907 = 3131.
Then, using the formula (7), we determined the diameters of the residual prints, which must be set during hardening with a fine fraction.

Для диаметра дроби Dм = 1 мм:

Figure 00000006

Для диаметра дроби Dм = 1,25 мм:
dм=0,395•Dм=0,395•1,25=0,493 мм.For the diameter of the fraction D m = 1 mm:
Figure 00000006

For the diameter of the fraction D m = 1.25 mm:
d m = 0.395 • D m = 0.395 • 1.25 = 0.493 mm.

Для диаметра дроби Dм = 1,5 мм:
dм = 0,395•Dм=0395•1,5 мм = 0,592 мм.
For the diameter of the fraction D m = 1.5 mm:
d m = 0.395 • D m = 0395 • 1.5 mm = 0.592 mm.

После завершения упрочнения пластин определяли долговечность материала пластин при воздействии переменных нагрузок. After completion of the hardening of the plates, the durability of the plate material under the influence of variable loads was determined.

Усталостные испытания проводили по схеме симметричного консольного изгиба, согласно ГОСТ 25502-79, на машине резонансного типа при жестком цикле нагружения, который контролировали по прогибу пластины. В качестве критерия усталостной прочности было выбрано число циклов N до полного разрушения пластины от усталостного излома. Амплитудное значение напряжений изгиба соответствовало пределу текучести неупрочненного материала пластины. Результаты сравнительных усталостных испытаний пластин приведены в таблице. Fatigue tests were carried out according to the symmetrical cantilever bending scheme, according to GOST 25502-79, on a resonant type machine with a rigid loading cycle, which was controlled by the deflection of the plate. As a criterion of fatigue strength, the number of cycles N to complete destruction of the plate from fatigue fracture was chosen. The amplitude value of the bending stresses corresponded to the yield strength of the unstrengthened plate material. The results of comparative fatigue tests of the plates are shown in the table.

Как видно из таблицы, при использовании предлагаемого способа упрочнения при различных сочетаниях диаметров крупной и мелкой дроби, а также величин остаточной деформации растяжения в названных диапазонах изменения этих параметров (серии пластин n 1-27), среднее число циклов до разрушения составляет N = 1492000; при этом значения числа циклов N при различном сочетании параметров отклоняются от указанного среднего значения, как правило, не более чем на ±5%. При этом число циклов до разрушения пластин, упрочненных предлагаемым способом, более чем в 9 раз превышает число циклов до разрушения неупрочненной пластины (серия пластин N 28) и в 3,58 раза превышает число циклов до разрушения пластин, упрочненных по способу прототипу (серия пластин N 29). As can be seen from the table, when using the proposed method of hardening with various combinations of diameters of coarse and fine fractions, as well as the values of residual tensile strain in the mentioned ranges of variation of these parameters (series of plates n 1-27), the average number of cycles to failure is N = 1492000; in this case, the values of the number of cycles N with a different combination of parameters deviate from the indicated average value, as a rule, by no more than ± 5%. The number of cycles before the destruction of the plates, hardened by the proposed method, is more than 9 times the number of cycles before the destruction of an unstressed plate (series of plates N 28) and 3.58 times the number of cycles before the destruction of the plates, strengthened by the prototype method (series of plates N 29).

Использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает следующие преимущества. Using the proposed method in comparison with the known provides the following advantages.

Способ позволяет существенно повысить долговечность (число циклов до разрушения) стальных пластин, работающих в условиях воздействия переменных нагрузок: например, по сравнению с прототипом в 3,58 раза. The method can significantly increase the durability (number of cycles to failure) of steel plates working under conditions of exposure to variable loads: for example, 3.58 times compared with the prototype.

Способ позволяет назначать режимы упрочнения в зависимости от механических характеристик исходного материала пластины, а также от механических характеристик упрочненного слоя, образованного после первоначальной стадии упрочнения крупной дробью. The method allows you to assign hardening modes depending on the mechanical characteristics of the source material of the plate, as well as on the mechanical characteristics of the hardened layer formed after the initial stage of hardening by coarse shot.

Предлагаемый способ может быть непосредственно использован в промышленности с применением существующих дробеструйных установок и разрывных машин. The proposed method can be directly used in industry using existing shot blasting machines and explosive machines.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения совокупности условий:
- способ, воплощающий заявленное изобретение, представляет собой новую технологию упрочнения дробью стальных пластин, обеспечивающую создание в пластине упрочненного слоя с интенсивностью деформации на поверхности, равной предельной равномерной деформации материала пластины, и с оптимальным распределением остаточных напряжений, что позволяет существенно повысить долговечность изделий при использовании способа в промышленности для упрочнения пластины, рессор, листовых изделий и т.п. в процессе их производства, эксплуатации и ремонта;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- способ, воплощающий заявленное изобретение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Thus, the above information indicates the fulfillment of the following conditions when using the claimed invention:
- the method embodying the claimed invention is a new technology of hardening by shot steel plates, which provides the creation of a hardened layer in the plate with a strain rate on the surface equal to the ultimate uniform deformation of the plate material and with an optimal distribution of residual stresses, which can significantly increase the durability of the products when using method in industry for hardening plates, springs, sheet products, etc. in the process of their production, operation and repair;
- for the claimed invention in the form described in the independent clause of the claims below, the possibility of its implementation using the means and methods described above or known prior to the priority date is confirmed;
- the method embodying the claimed invention, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.

Claims (2)

1. Способ упрочнения стальных пластин, при котором стальную пластину обрабатывают дробью, отличающийся тем, что стальную пластину последовательно обрабатывают крупной и мелкой дробью, при этом первоначальную стадию упрочнения проводят путем обработки крупной дробью с диаметром 2,0 - 3,0 мм с получением заданной интенсивности пластической деформации в центре отпечатков, равной предельной равномерной деформации упрочняемого материала, и подвергают пластину однородному пластическому деформированию путем растяжения до величины остаточной деформации 0,5 - 1,0% с обеспечением снятия остаточных напряжений, а затем проводят вторичную стадию упрочнения мелкой дробью с диметром 1,0 - 1,5 мм до получения интенсивности напряжений в центре отпечатка, равной пределу текучести упрочненного на первоначальной стадии материала пластины. 1. The method of hardening steel plates, in which the steel plate is treated with a shot, characterized in that the steel plate is successively treated with coarse and fine shots, while the initial stage of hardening is carried out by treating with a large shot with a diameter of 2.0 - 3.0 mm to obtain the specified the intensity of plastic deformation in the center of the prints, equal to the ultimate uniform deformation of the hardened material, and subject the plate to uniform plastic deformation by stretching to the residual deformation of 0.5 - 1.0% to ensure the removal of residual stresses, and then carry out the secondary stage of hardening with a fine fraction with a diameter of 1.0 - 1.5 mm to obtain a stress intensity in the center of the print equal to the yield strength of the plate material hardened at the initial stage . 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработке подвергают пластины, работающие в условиях воздействия переменных нагрузок. 2. The method according to claim 1, characterized in that the plate is subjected to processing, working under conditions of exposure to variable loads.
RU98124044A 1998-12-29 1998-12-29 Method for strengthening steel plates RU2156683C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98124044A RU2156683C1 (en) 1998-12-29 1998-12-29 Method for strengthening steel plates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98124044A RU2156683C1 (en) 1998-12-29 1998-12-29 Method for strengthening steel plates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2156683C1 true RU2156683C1 (en) 2000-09-27
RU98124044A RU98124044A (en) 2000-10-10

Family

ID=20214221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98124044A RU2156683C1 (en) 1998-12-29 1998-12-29 Method for strengthening steel plates

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2156683C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495765C1 (en) * 2012-02-27 2013-10-20 Александр Семенович Сердечный High-speed energy-conservation ecologically pure and safe electric train
RU2533361C2 (en) * 2012-08-07 2014-11-20 Александр Семенович Сердечный High-speed energy-saving ecologically clean and safe for people electric train
RU2560900C1 (en) * 2014-03-25 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method of steel plates strengthening
RU2662518C2 (en) * 2017-01-09 2018-07-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Macro-nonuniform structure creation method on the materials surface
US11090742B2 (en) 2016-10-28 2021-08-17 Mvo Gmbh Metallverarbeitung Ostalb Method for machining a rack and rack machined according to said method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495765C1 (en) * 2012-02-27 2013-10-20 Александр Семенович Сердечный High-speed energy-conservation ecologically pure and safe electric train
RU2533361C2 (en) * 2012-08-07 2014-11-20 Александр Семенович Сердечный High-speed energy-saving ecologically clean and safe for people electric train
RU2560900C1 (en) * 2014-03-25 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Method of steel plates strengthening
US11090742B2 (en) 2016-10-28 2021-08-17 Mvo Gmbh Metallverarbeitung Ostalb Method for machining a rack and rack machined according to said method
RU2662518C2 (en) * 2017-01-09 2018-07-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Macro-nonuniform structure creation method on the materials surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lukas et al. Notch size effect in fatigue
EP2484493B1 (en) Shot peening treatment method for steel product
GB2086295A (en) Method of prestressing the working surfaces of pressure chambers or cylinders
KR100772771B1 (en) Leaf spring for vehicle and method of manufacturing the leaf spring
RU2156683C1 (en) Method for strengthening steel plates
US4043847A (en) Hardening process for crankshafts
Tamarkin et al. Surface quality assurance and process reliability in the processing with a ball-rod hardener
CA2049860A1 (en) Method of tool development
JP2002060845A (en) Method for prolonging service life of die casting die
Hanagarth et al. Relaxation of shot peening residual stresses of the steel 42 CrMo 4 by tensile or compressive deformation
Li et al. CONSIDERATION OF FRETTING FATIGUE PROPERTIES OF PLASMA NITRIDED
RU2560900C1 (en) Method of steel plates strengthening
SU856772A1 (en) Method of strengthening part plane surfaces
CN110990977A (en) Method for determining fatigue life of mechanical part based on energy method
Levers et al. Finite element simulation of shot peening
Hasegawa et al. Effect of shot peening on fatigue strength of carbon steel at elevated temperature
SU985085A1 (en) Method of treating steel articles
SU695806A1 (en) Method of shot -strenghtening of venicle spring leaves
JP3009452B2 (en) Method of manufacturing high strength carbonitrided coil spring
RU98124044A (en) METHOD FOR STRENGTHENING STEEL PLATES
SU1475918A1 (en) Method of preparing spent chrome-tanning composition for reuse
SU1764736A1 (en) Method of straightening the workpieces
Grum et al. Assessment of a shot peered surface with the micro-magnetic method
TW553786B (en) Method for manufacturing forged parts having a tensile strength of grade level 14.99
JP2003014599A (en) Evaluation method for high-hardness steel member