RU2240358C1 - Metal strengthening method - Google Patents

Metal strengthening method Download PDF

Info

Publication number
RU2240358C1
RU2240358C1 RU2003111054/02A RU2003111054A RU2240358C1 RU 2240358 C1 RU2240358 C1 RU 2240358C1 RU 2003111054/02 A RU2003111054/02 A RU 2003111054/02A RU 2003111054 A RU2003111054 A RU 2003111054A RU 2240358 C1 RU2240358 C1 RU 2240358C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shafts
metals
effect
accumulated deformation
shearing
Prior art date
Application number
RU2003111054/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003111054A (en
Inventor
А.Д. Хван (RU)
А.Д. Хван
Д.В. Хван (RU)
Д.В. Хван
чев А.А. Гор (RU)
А.А. Горячев
С.В. Пустовалов (RU)
С.В. Пустовалов
Original Assignee
Воронежский 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 Воронежский государственный технический университет filed Critical Воронежский государственный технический университет
Priority to RU2003111054/02A priority Critical patent/RU2240358C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2240358C1 publication Critical patent/RU2240358C1/en
Publication of RU2003111054A publication Critical patent/RU2003111054A/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: plastic working of metals, possibly in aircraft- and ship-making machine engineering.
SUBSTANCE: method comprises steps of tensioning shaft blanks before twisting them until accumulated deformation "e"; according to preset yield limit for shearing τ0.3 (at allowance for plastic shearing 0.3%) determining accumulated deformation by deciding equation
Figure 00000011
where ς(e) = Aen - material yielding curve, β(e) = β0 + (1 -β0)exp(c e) - parameter characterizing Bauschinguer effect; A, n, β0, c -material characteristics.
EFFECT: possibility for enhancing constructional strength of shafts of metals non subjected to heat treatment, improved reliability of machines and mechanisms with such shafts.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением применительно к повышению прочности термически не упрочняемых металлов и может быть использовано в авиа-, судо- и машиностроении.The invention relates to the field of metal forming in relation to increasing the strength of thermally not hardened metals and can be used in aircraft, shipbuilding and mechanical engineering.

Известен способ упрочнения металлов, для которых реализуется эффект Баушингера, включающий пластическое растяжение заготовки до накопленной деформации е1, и последующее сжатие в направлении, противоположном растяжению до накопленной деформации е2. При этом расчетом устанавливают указанные деформации, обеспечивающие изотропное упрочнение металла.A known method of hardening metals for which the Bausinger effect is realized, including plastic stretching of the workpiece to cumulative deformation e 1 and subsequent compression in the direction opposite to stretching to cumulative deformation e 2 . In this calculation, these deformations are established that provide isotropic hardening of the metal.

Недостатком данного способа является невозможность его применения для повышения прочности работающих при знакопеременном кручении валов.The disadvantage of this method is the impossibility of its application to increase the strength of the shafts working under alternating torsion.

Изобретение направлено на повышение прочности работающих при знакопеременном кручении валов из термически не упрочняемых металлов.The invention is aimed at increasing the strength of shafts made of thermally not hardened metals working in alternating torsion.

Это достигается тем, что заготовки валов подвергают растяжению до накопленной деформации е. При этом по заданному условному пределу текучести на сдвиг τ0,3 (с допуском на пластический сдвиг 0,3%) определяют накопленную деформацию решением уравненияThis is achieved by the fact that the shaft blanks are stretched to accumulate deformation e. In this case, according to a given conditional yield strength for shear τ 0.3 (with a plastic shear tolerance of 0.3%), the accumulated deformation is determined by solving the equation

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Здесь β(е) - параметр, характеризующий эффект Баушингера и равный отношению условного предела текучести

Figure 00000005
при сжатии предварительно растянутого образца до накопленной деформации е к напряжению растяжения σр(е) при этой деформации; σ(е) - кривая течения металла.Here β (e) is a parameter characterizing the Bausinger effect and is equal to the ratio of the conditional yield strength
Figure 00000005
when compressing a pre-stretched sample to accumulated deformation e to tensile stress σ p (e) under this deformation; σ (e) is the metal flow curve.

Для удобства счета кривую течения и функцию β(е) в этом соотношении аппроксимируют в видеFor convenience of calculation, the flow curve and the function β (e) in this ratio are approximated in the form

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

где А - характеристика материала, определяемая статистической обработкой опытной кривой течения материала σ=σ(е) и имеющая размерность МПа;where A is the characteristic of the material, determined by statistical processing of the experimental material flow curve σ = σ (e) and having the dimension MPa;

n<1 - безразмерный показатель степени, определяющий нелинейность функции σ=σ(е) и устанавливаемый так же, как и A; β0 - асимптотическое значение параметра β, определяемое статистической обработкой опытных значений β=β(е); с - константа, устанавливаемая так же что и β.n <1 is a dimensionless exponent that determines the nonlinearity of the function σ = σ (e) and is established in the same way as A; β 0 - asymptotic value of the parameter β, determined by statistical processing of the experimental values β = β (e); c is a constant set in the same way as β.

На графике, изображенном на чертеже, показаны зависимости касательных напряжений τ от накопленной деформации е.The graph depicted in the drawing shows the dependence of the tangential stresses τ on the accumulated strain e.

Установлено [2, 3], что начально-изотропный материал при его пластическом деформировании становится из-за эффекта Баушингера анизотропным. Для оценки повышенного значения предела текучести на сдвиг τ0,3 используется теория анизотропного упрочнения Г. Бакхауза [3], согласно которой получают соотношение (1).It was established [2, 3] that the initial isotropic material during its plastic deformation becomes anisotropic due to the Bausinger effect. To assess the increased value of the yield strength for shear τ 0.3 , the theory of anisotropic hardening by G. Buckhaus [3] is used, according to which relation (1) is obtained.

Предлагаемый способ упрочнения валов подтверждается следующим примером исполнения.The proposed method of hardening shafts is confirmed by the following example.

Для испытаний были изготовлены из стали аустенитного класса (термически неупрочняемые) 1Х18Н9Т цилиндрические образцы диаметром 17 мм и рабочей длиной 110 мм. Характеристики указанной стали: А=1450 МПа; n=0,3; β0=0,38; с=-100; σT=385 МПа.For testing, cylindrical specimens with a diameter of 17 mm and a working length of 110 mm were made of austenitic steel (thermally unreinforced) 1X18H9T. The characteristics of the specified steel: A = 1450 MPa; n is 0.3; β 0 = 0.38; c = -100; σ T = 385 MPa.

Перед закручиванием для оценки предела текучести на сдвиг τ0,3 образцы (по 3 шт.) растягивались до деформации е=0,040; 0,084; 0,126.Before twisting, in order to assess the yield strength for shear τ 0.3, samples (3 pieces each) were stretched to a strain e = 0.040; 0.084; 0.126.

На графике, изображенном на чертеже, указаны: 1 - диаграмма сдвига τ(е), построенная согласно теории пластичности Мизеса [2]The graph shown in the drawing shows: 1 - shear diagram τ (e), constructed according to the theory of plasticity of Mises [2]

Figure 00000008
Figure 00000008

2 - зависимость (1); 3 - предел текучести материала на сдвиг при обратном кручении, определенный согласно формуле (2) для оценки параметра, характеризующий эффект Баушингера при кручении с учетом соотношения (5)2 - dependence (1); 3 - yield strength of the material for shear under reverse torsion, determined according to formula (2) for estimating the parameter, characterizing the Bausinger torsion effect taking into account relation (5)

Figure 00000009
Figure 00000009

точки - опытные значения предела текучести на сдвиг при кручении пластически растянутых образцов.points are the experimental values of the yield stress on shear during torsion of plastically stretched samples.

Из анализа приведенных данных следует, что с увеличением предварительной деформации (е≥0,03) наблюдается монотонный рост предела текучести τ0,3 по отношению к исходному значению τT и данные расчета с отклонением ~10% подтверждаются экспериментом. Например, при деформации е=0,2 увеличение предела текучести на сдвиг относительно τT составляет ~54%. Предел текучести с учетом эффекта Баушингера (5) при деформациях е≤0,2 оказывается ниже исходного предела текучести τТ = 220 МПа.From the analysis of the data presented, it follows that with an increase in the preliminary deformation (е≥0.03), a monotonic increase in the yield strength τ 0.3 with respect to the initial value τ T is observed and the calculation data with a deviation of ~ 10% are confirmed by experiment. For example, with a strain of e = 0.2, an increase in the yield stress on shear relative to τ T is ~ 54%. The yield strength, taking into account the Bausinger effect (5) at strains e ≤ 0.2, turns out to be lower than the initial yield strength τ T = 220 MPa.

Таким образом, предлагаемый способ упрочнения металлов достаточно точно подтверждается экспериментом, и в связи с этим использование его в промышленности позволит повысить конструкционную прочность валов, изготавливаемых по тем или иным техническим причинам из термически неупрочняемых металлов.Thus, the proposed method of hardening metals is quite accurately confirmed by experiment, and in this regard, its use in industry will increase the structural strength of shafts made for one reason or another from thermally non-hardened metals.

Источники информацииSources of information

1. А.с. РФ №1756368, С 21 D 7/00 (прототип).1. A.S. RF №1756368, C 21 D 7/00 (prototype).

2. Дель Г.Д. Технологическая механика. - М.: Машиностроение, 1978, с.23-36.2. Del G. D. Technological mechanics. - M.: Mechanical Engineering, 1978, p.23-36.

3. Бакхауз Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопоставлении с экспериментом. Изв. АН СССР, МТТ, 1976, №6, с.120-129.3. Backhouse G. Anisotropy of hardening. Theory versus experiment. Izv. USSR Academy of Sciences, MTT, 1976, No. 6, pp. 120-129.

Claims (1)

Способ повышения прочности металлов, обладающих свойством проявления эффекта Баушингера, включающий пластическое растяжение и определение накопленной деформации, отличающийся тем, что по заданному пределу текучести τ0,3, для работающих при знакопеременном кручении валов накопленную деформацию е определяют решением уравненияA method of increasing the strength of metals with the property of the manifestation of the Bausinger effect, including plastic tension and determination of accumulated deformation, characterized in that according to a given yield strength τ 0.3 , for working with alternating torsion of the shafts, the accumulated deformation e is determined by solving the equation
Figure 00000010
Figure 00000010
где σ(е)=Аеn - кривая течения металла;where σ (е) = Ае n is the metal flow curve; β(e)=β0+(1-β0)ехр(с·е) - параметр, характеризующий эффект Баушингера;β (e) = β 0 + (1-β 0 ) exp (s · e) - parameter characterizing the Bausinger effect; А, n, β0, с - характеристики материала.And, n, β 0 , C - characteristics of the material.
RU2003111054/02A 2003-04-17 2003-04-17 Metal strengthening method RU2240358C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111054/02A RU2240358C1 (en) 2003-04-17 2003-04-17 Metal strengthening method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111054/02A RU2240358C1 (en) 2003-04-17 2003-04-17 Metal strengthening method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2240358C1 true RU2240358C1 (en) 2004-11-20
RU2003111054A RU2003111054A (en) 2004-12-20

Family

ID=34310728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003111054/02A RU2240358C1 (en) 2003-04-17 2003-04-17 Metal strengthening method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2240358C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537414C2 (en) * 2011-06-09 2015-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Method of materials hardening

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537414C2 (en) * 2011-06-09 2015-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Method of materials hardening

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Socie et al. A procedure for estimating the total fatigue life of notched and cracked members
CN110837675B (en) Method, device and system for predicting fracture of differential thick plate by optimized fracture criteria
RU2240358C1 (en) Metal strengthening method
EP1726380A1 (en) Method of predicting die lives
JP4832136B2 (en) Shaft enlargement processing method
Ahmadi et al. Effects of solution treatment and sheath on mechanical properties of Al7075 processed by ECAP
RU2103383C1 (en) Method for upgrading the structural strength of materials
RU2368448C1 (en) Manufacturing method of products of type stepped shaft by cross-wedge rolling
KR20190066628A (en) Method for estimating the strength of a baked product
RU2252971C1 (en) Method of materials hardening
Ellermann et al. Residual stress states as a result of bending and straightening processes of steels in different heat treatment conditions
CN116829862A (en) Steel pipe for pressure piping and steel pipe blank
RU2537414C2 (en) Method of materials hardening
Nanu et al. Influence of material properties on the interaction between residual stress and springback in the case of in plane sheets forming
Colon et al. Design of a simple shear test for large strains with sequential re-machining of the specimen edges
Maciejewski et al. Finite element analysis of strain non-uniformity in two processes of severe plastic deformation
Takeda The application of an anisotropic yield function of the sixth degree to orthotropic material
Bazaras et al. Investigation of the probabilistic low cycle fatigue design curves at stress cycling
Park et al. Strain hardening behavior during manufacturing of tube shapes by hydroforming
KR20050073129A (en) Surface hardening method of metal and torsional extrusion mold
RU2580263C2 (en) Method for multiple plastic deformation of axially symmetric rod and wire metalware
RU2712776C1 (en) Method of estimating mechanical characteristics of deformed metal objects
Jokovic et al. Optimization of a cold wire drawing technological process
Cherif et al. Integration of a Deep Rolling Process in the Heat Treatment of SAE1045 Steel: a Way to Reduce and Optimize the Production Chain
JP7563525B1 (en) Stress-strain relationship estimation method

Legal Events

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

Effective date: 20050418