RU2319597C1 - Method for static-pulse strengthening of complex-profile parts - Google Patents

Method for static-pulse strengthening of complex-profile parts Download PDF

Info

Publication number
RU2319597C1
RU2319597C1 RU2006125135/02A RU2006125135A RU2319597C1 RU 2319597 C1 RU2319597 C1 RU 2319597C1 RU 2006125135/02 A RU2006125135/02 A RU 2006125135/02A RU 2006125135 A RU2006125135 A RU 2006125135A RU 2319597 C1 RU2319597 C1 RU 2319597C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
workpiece
hydraulic cylinder
static
blank
Prior art date
Application number
RU2006125135/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Геннадий Александрович Михайлов (RU)
Геннадий Александрович Михайлов
Владимир Владимирович Иножарский (RU)
Владимир Владимирович Иножарский
Александр Михайлович Гаврилин (RU)
Александр Михайлович Гаврилин
Константин Федорович Селеменев (RU)
Константин Федорович Селеменев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ)
Priority to RU2006125135/02A priority Critical patent/RU2319597C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2319597C1 publication Critical patent/RU2319597C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: manufacturing processes in machine engineering, namely methods for finishing and strengthening complex-profile parts.
SUBSTANCE: method comprises steps of placing blank in chamber with multi-member deforming tool in the form of micro-balls or balls; imparting rotation to blank and imparting lengthwise feed motion to said chamber. The last includes through openings in its two mutually opposite walls in order to form path for passing blank. Chamber includes two shoes having concave cylindrical surfaces and locks with shock absorbers arranged in through openings of chamber. One shoe is movable and it is jointly coupled with wave-guide. Multi-member deforming tool is arranged between cylindrical concave surfaces of shoes and blank and it embraces blank. Pulse load and static load are applied to deforming tool. Pulse load is applied by means of first hydraulic cylinder where wave-guide and striker are mounted. Static load is applied by means of second hydraulic cylinder acting upon first hydraulic cylinder.
EFFECT: enlarged manufacturing possibilities, improved efficiency, quality and accuracy of working.
2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам отделочно-упрочняющей обработки сложнопрофильных поверхностей деталей из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) со статико-импульсным нагружением многоэлементного деформирующего инструмента.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to methods for finishing and hardening processing of complex surfaces of parts of steels and alloys by surface plastic deformation (PPD) with static-pulse loading of a multi-element deforming tool.

Известны способ и устройство для упрочнения поверхностей деталей сложной формы микрошариками и шариками в ультразвуковом поле с использованием магнитострикционного преобразователя, жестко скрепленного с коническим концентратором, который в свою очередь соединен с полым волноводом [1]. Шарики и обрабатываемая заготовка помещены в полый волновод, представляющий собой камеру.A known method and device for hardening the surfaces of parts of complex shape with microspheres and balls in an ultrasonic field using a magnetostrictive transducer rigidly bonded to a conical concentrator, which in turn is connected to a hollow waveguide [1]. The balls and the workpiece are placed in a hollow waveguide, which is a chamber.

Недостатками известного способа и устройства являются ограниченность размеров упрочняемых заготовок, только для мелких заготовок длиной не более 400 мм и поперечными размерами 160...200 мм. Интенсивность колебаний резко снижается при больших габаритах заготовки. Чтобы амплитуда колебаний волновода была достаточной для формирования требуемого уровня остаточных напряжений в упрочняемых заготовках, предъявляют жесткие требования к ультразвуковым генераторам, вызывающие необходимость эксплуатировать их на предельно допустимых режимах, а это нежелательно, так как ухудшает их работу, приводит к рассогласованию резонансной частоты и в конечном итоге к нарушению процесса упрочнения. Кроме того, в придонной части полого волновода имеется «мертвая» зона, которая ограничивает габариты упрочняемой заготовки. Устройство отличается низким КПД, большой энергоемкостью, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и невысокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности.The disadvantages of the known method and device are the limited size of the hardened blanks, only for small blanks with a length of not more than 400 mm and a transverse dimension of 160 ... 200 mm. The oscillation intensity decreases sharply with large dimensions of the workpiece. In order for the waveguide oscillation amplitude to be sufficient for the formation of the required level of residual stresses in the hardened workpieces, strict requirements are placed on ultrasonic generators, which necessitate the operation of them at the maximum permissible modes, and this is undesirable, since it worsens their work, leads to a mismatch in the resonant frequency and ultimately the result is a violation of the hardening process. In addition, in the bottom part of the hollow waveguide there is a "dead" zone, which limits the dimensions of the hardened workpiece. The device is characterized by low efficiency, high energy intensity, insufficiently large depth of the hardened layer and a low degree of hardening of the treated surface.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей КПД благодаря использованию статико-импульсного нагружения многоэлементного деформирующего инструмента, позволяющего управлять глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности, а также повышение производительности, качества и точности обработки благодаря охватывающему и самоустанавливающемуся по обрабатываемой заготовке инструменту.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of efficiency through the use of static-pulse loading of a multi-element deforming tool that allows you to control the depth of the hardened layer, the degree of hardening and the surface microrelief, as well as improving productivity, quality and precision of processing thanks to the tool covering and self-aligning on the workpiece.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа статико-импульсного упрочнения сложнопрофильных деталей, который включает помещение заготовки в камеру с многоэлементным деформирующим инструментом в виде микрошариков или шариков, при этом сообщают вращательное движение заготовке и продольную подачу камере с многоэлементным деформирующим инструментом, выполненной со сквозными отверстиями в ее двух противоположных стенках для обеспечения прохождения заготовки и содержащей две колодки с вогнутыми цилиндрическими поверхностями и затворы с амортизаторами, расположенные в упомянутых сквозных отверстиях камеры, одна из упомянутых колодок, шарнирно соединенная с волноводом, выполнена подвижной, а многоэлементный деформирующий инструмент, размещенный между цилиндрическими вогнутыми поверхностями колодок и заготовкой, охватывает последнюю, при этом прикладывают к многоэлементному деформирующему инструменту импульсную нагрузку посредством подключенного к гидравлическому генератору импульсов первого гидроцилиндра, в котором расположены одинакового диаметра волновод и бок, и статическую нагрузку посредством второго гидроцилиндра, воздействующего на первый гидроцилиндр.The problem is solved using the proposed method of static-pulse hardening of complex parts, which includes placing the workpiece in a chamber with a multi-element deforming tool in the form of beads or balls, while rotational movement of the workpiece and longitudinal feed to the chamber with a multi-element deforming tool made with through holes in its two opposite walls to ensure the passage of the workpiece and containing two pads with concave cylindrical surfaces hnosti and gates with shock absorbers located in the aforementioned through-holes of the chamber, one of these blocks, pivotally connected to the waveguide, is movable, and a multi-element deforming tool placed between the cylindrical concave surfaces of the pads and the workpiece covers the latter, while being applied to the multi-element deforming tool pulse load by means of a first hydraulic cylinder connected to a hydraulic pulse generator, in which the same the diameter of the waveguide and the side, and the static load by means of a second hydraulic cylinder acting on the first hydraulic cylinder.

Сущность и особенности способа поясняются чертежами.The essence and features of the method are illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена схема упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием заготовки винта винтового нефтяного насоса с помощью устройства со статико-импульсным нагружением многоэлементного деформирующего инструмента в виде шариков, реализующего предлагаемый способ, продольный разрез, устройство в положении в момент смены заготовки; на фиг.2 - поперечное сечение А - А на фиг.1, устройство в рабочем положении.Figure 1 presents a diagram of hardening treatment by surface plastic deformation of a screw workpiece of a screw oil pump using a device with static-pulse loading of a multi-element deforming tool in the form of balls that implements the proposed method, a longitudinal section, the device is in position at the time of changing the workpiece; figure 2 is a cross section a - a in figure 1, the device is in the working position.

Предлагаемый способ служит для поверхностного пластического деформирования сложнопрофильных деталей 1 с использованием постоянной статической Pст и периодической импульсной Рим нагрузки на многоэлементный деформирующий инструмент 2, при котором обрабатываемой заготовке, например, винта винтового нефтяного насоса (фиг.1-2), сообщают вращательное движение Vз и возвратно-поступательное продольное движение Sпр устройству.The proposed method serves for surface plastic deformation of complex parts 1 using constant static P st and periodic impulse P them load on the multi-element deforming tool 2, in which the workpiece, for example, a screw screw oil pump (Fig.1-2), report a rotational movement V s and the reciprocating longitudinal movement S pr device.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из прочной камеры 3 коробчатой формы, собранной, например, из отдельных прямоугольных стальных пластин. Камера 3 имеет сквозные отверстия 4 в двух противоположных стенках 5 для прохождения обрабатываемой заготовки 1. Отверстия 4 выполнены несколько большего диаметра, чем заготовка, позволяющие свободному прохождению и вращению заготовки 1, частично находящейся в камере 3, а также производить загрузку нового и выгрузку отработанного деформирующего инструмента 2. Все внутреннее пространство в камере 3 помимо заготовки 1 занимают две колодки 6, 7 и деформирующие элементы в виде микрошариков или шариков 8. Верхняя (согласно фиг.1-2) колодка 6 неподвижная, другая нижняя колодка 7 подвижная и шарнирно соединена с волноводом 9. Поверхности колодок 6 и 7 выполнены плоскими по форме камеры 3, в которой они находятся, за исключением поверхностей 10, обращенных к заготовке. Для данной конструкции обрабатываемой заготовки винта это вогнутые цилиндрические поверхности 10, имеющие возможность охватывать заготовку.A device that implements the proposed method consists of a robust box-shaped chamber 3, assembled, for example, from separate rectangular steel plates. The chamber 3 has through holes 4 in two opposite walls 5 for passing the workpiece 1. The holes 4 are made of a slightly larger diameter than the workpiece, allowing free passage and rotation of the workpiece 1, partially located in the chamber 3, as well as loading a new and unloading spent deforming tool 2. The entire internal space in the chamber 3 in addition to the workpiece 1 is occupied by two pads 6, 7 and deforming elements in the form of beads or balls 8. The upper (according to Fig.1-2) block 6 is stationary Single, other lower movable block 7 and pivotally coupled with the waveguide 9. The surface pad 6 and 7 are planar shape of the chamber 3, in which they are located, except for the surfaces 10 facing the workpiece. For this design of the workpiece screw being machined, these are concave cylindrical surfaces 10 having the ability to cover the workpiece.

Между цилиндрическими вогнутыми поверхностями 10 колодок 6 и 7 и заготовкой 1 расположены деформирующие элементы в виде микрошариков или шариков 8, которые охватывают заготовку и оказывают упрочняющее действие при перемещении подвижной колодки 7 вверх под действием усилий Рст и Рим, а также при совместном их действии. Под действием усилий Рст и Рим шарики равно воздействуют как на заготовку, так и на стенки камеры и колодок. Поэтому на боковых стенках 5 камеры, которые выполнены двойными, установлены затворы 11 в виде колец, центрируемые амортизаторами 12. Затворы изготовлены в виде колец с профильным отверстием, соответствующим профилю поперечного сечения заготовки, для прохождения обрабатываемой заготовки, совершают планетарное движение, контактируя со сложной поверхностью заготовки, и препятствуют высыпанию шариков из камеры.Between the cylindrical concave surfaces 10 of the blocks 6 and 7 and the workpiece 1 are deforming elements in the form of beads or balls 8, which cover the workpiece and have a reinforcing effect when moving the movable block 7 upward under the action of forces P article and P them , as well as their combined action . Under the action of the forces P st and P them balls equally affect both the workpiece and the walls of the chamber and pads. Therefore, on the side walls 5 of the chamber, which are made double, the valves 11 are mounted in the form of rings, centered by the shock absorbers 12. The valves are made in the form of rings with a profile hole corresponding to the cross-sectional profile of the workpiece, to make the workpiece pass, they make planetary motion in contact with a complex surface blanks, and prevent the spilling of balls from the chamber.

Количество шариков 8 в камере 3 такое, что при создании необходимой нагрузки Рст пространство между колодками 6, 7 и заготовкой 1 полностью заполнено и между колодками остается гарантированный зазор Z.The number of balls 8 in the chamber 3 is such that when the necessary load P st is created, the space between the blocks 6, 7 and the workpiece 1 is completely filled and a guaranteed clearance Z remains between the blocks.

Волновод 9, шарнирно с помощью двух полуколец 13 и винтов 14 соединенный с подвижной колодкой 7, своей нижней частью расположен в гидроцилиндре 15 вместе с бойком 16 и имеет одинаковый с ним диаметр. Гидроцилиндр 15 подключен к гидравлическому генератору импульсов (ГГИ) (не показан) [2-4] для создания импульсной нагрузки Рим на деформирующие шарики 8. Статическая нагрузка Рст на шарики 8 обеспечивается вторым гидроцилиндром 17, воздействующим через поршень 18 и шток 19 на первый гидроцилиндр 15. Волновод 9 и боек 16 выполнены в виде стержней одинакового диаметра и расположены в корпусе гидроцилиндра 15, который соединен с ГГИ, вырабатывающим и создающим импульсную нагрузку Рим.The waveguide 9, pivotally using two half rings 13 and screws 14 connected to the movable block 7, is located with its lower part in the hydraulic cylinder 15 together with the striker 16 and has the same diameter with it. The hydraulic cylinder 15 is connected to a hydraulic pulse generator (GGI) (not shown) [2-4] to create a pulse load P them on the deforming balls 8. The static load P article on the balls 8 is provided by the second hydraulic cylinder 17 acting through the piston 18 and the rod 19 on the first hydraulic cylinder 15. The waveguide 9 and the strikers 16 are made in the form of rods of the same diameter and are located in the housing of the hydraulic cylinder 15, which is connected to the GGI, generating and creating a pulse load P them .

Статическое нагружение Рст осуществляется посредством гидроцилиндра 17, который через гидроцилиндр 15, волновод 9 и подвижную колодку 7 постоянно воздействует на деформирующий инструмент - шарики при их контакте со сложнопрофильной поверхностью заготовки. Величина статической силы деформирования выбирается наибольшей из обеспечивающих упругие контактные деформации обрабатываемого материала.Static loading P st is carried out by means of a hydraulic cylinder 17, which through a hydraulic cylinder 15, a waveguide 9 and a movable block 7 constantly acts on a deforming tool - balls when they come in contact with a complex surface of the workpiece. The value of the static deformation force is selected as the largest of the elastic material that provides elastic contact deformation of the processed material.

Импульсное нагружение Рим осуществляется посредством удара бойка 16 по торцу волновода 9, на котором установлена подвижная колодка, передающая давление инструменту 2. В результате удара в бойке и волноводе возникают ударные и противоположно направленные импульсы одинаковой амплитуды и продолжительности, каждый из которых будет воздействовать на обрабатываемую поверхность с цикличностью, равной двойной продолжительности импульсов. Дойдя до обрабатываемой поверхности, ударный импульс распределяется на проходящий и отражающий. Проходящий импульс формирует динамическую составляющую силы деформации.Impulse loading P by him is carried out by hitting the striker 16 at the end of the waveguide 9, on which a movable block is mounted, which transfers pressure to the instrument 2. As a result of the shock, shock and oppositely directed pulses of the same amplitude and duration arise in the striker and waveguide, each of which will affect the processed surface with a cycle equal to double pulse duration. Having reached the surface to be treated, the shock pulse is distributed on the passing and reflecting. The passing pulse forms the dynamic component of the strain force.

Ударный импульс внедряет деформирующие элементы - шарики в обрабатываемую поверхность на большую величину, чем при традиционной обработке с использованием только статической нагрузки.Impact impulse introduces deforming elements - balls into the surface to be machined by a larger amount than with traditional processing using only static load.

Глубина упрочненного слоя, полученного предлагаемым способом, достигает 1,5...2,5 мм, что значительно (в 3...4 раза) больше, чем при традиционном статическом упрочнении. Наибольшая степень упрочнения составляет 15...30%. В результате статико-импульсной обработки предлагаемым способом по сравнению с традиционным упрочнением эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более, возрастает в 1,8...2,7 раза, а глубина слоя, упрочненного на 10% и более, - в 1,7...2,2 раза.The depth of the hardened layer obtained by the proposed method reaches 1.5 ... 2.5 mm, which is significantly (3 ... 4 times) more than with traditional static hardening. The greatest degree of hardening is 15 ... 30%. As a result of static-pulse processing by the proposed method, in comparison with traditional hardening, the effective depth of the layer hardened by 20% or more increases 1.8 ... 2.7 times, and the depth of the layer hardened by 10% or more, by 1.7 ... 2.2 times.

Особенности обработки заготовок предлагаемым способом следующие. Устройство, реализующее способ, устанавливается, например, на суппорте токарного станка так, что оси отверстий 4 в стенках 5 корпуса 3 находятся на уровне оси центров станка. Суппорт с устройством перемещают к передней бабке и устанавливают на минимальном расстоянии (до 5 мм) относительно кулачков токарного патрона. Волновод 9 и нижняя колодка 10 находятся в крайнем нижнем загрузочном положении, при этом шарики перекатываются вниз и верхний уровень их ниже края отверстия 4. Через отверстия в затворах 11 пропускают обрабатываемую заготовку, например винт, закрепляют его в кулачках патрона и поджимают центром задней бабки. С целью обработки заготовки на всей необходимой длине используют технологические втулки, удлиненные центра и др. технологическую оснастку. Включается гидростанция, и вступает в работу гидроцилиндр 17, поднимающий волновод 9 и колодку 10 с шариками 8, которые охватывают участок заготовки 1. Создается необходимая нагрузка Рст, включается вращательное движение заготовки Vз и продольная подача Sпр суппорта.Features of processing blanks of the proposed method are as follows. A device that implements the method is installed, for example, on a support of a lathe so that the axis of the holes 4 in the walls 5 of the housing 3 are at the level of the axis of the centers of the machine. The support with the device is moved to the front headstock and set at a minimum distance (up to 5 mm) relative to the cams of the turning chuck. The waveguide 9 and the lower block 10 are in the lowermost loading position, with the balls rolling down and their upper level below the edge of the hole 4. The workpiece, for example a screw, is passed through the holes in the gates 11, fix it in the cams of the cartridge and tighten the center of the tailstock. In order to process the workpiece over the entire necessary length, technological sleeves, elongated centers and other technological equipment are used. The hydraulic power station is turned on, and the hydraulic cylinder 17, which lifts the waveguide 9 and the block 10 with balls 8, which cover the part of the workpiece 1, enters, the necessary load P st is created , the rotational movement of the workpiece V s and the longitudinal feed S pr of the caliper are turned on.

Смазка шариков осуществляется периодически через отверстия при отсутствии заготовки. Поверхность заготовки перед упрочнением также смазывается, что исключает нежелательное сухое трение в зоне контактов шариков с упрочняемой поверхностью.The balls are lubricated periodically through holes in the absence of a workpiece. The surface of the workpiece is also lubricated before hardening, which eliminates undesirable dry friction in the area of contact of the balls with the hardened surface.

В замкнутом объеме шарики заполняют все пространство вокруг заготовки и перекатываются при вращении последней.In a closed volume, balls fill the entire space around the workpiece and roll when the latter rotates.

Периодическую импульсную нагрузку Рим осуществляют с помощью бойка 16, воздействующего на торец волновода 9, который шарнирно соединен с подвижной колодкой 7. В результате удара бойка 16 по торцу волновода 9 в бойке и волноводе возникают ударные и противоположно направленные импульсы одинаковой амплитуды и продолжительности, каждый из которых будет воздействовать через подвижную колодку и шарики на обрабатываемую поверхность с цикличностью, равной двойной продолжительности импульсов. Дойдя до обрабатываемой поверхности, ударный импульс распределяется на проходящий и отражающий. Проходящий импульс формирует динамическую составляющую силы деформации, которая интенсифицирует процесс поверхностного пластического деформирования и упрочняет поверхностный слой обрабатываемой сложнофасонной поверхности. Возможность рационального использования энергии ударных волн определяется размерами инструмента.A periodic impulse load P is carried out using a striker 16, acting on the end of the waveguide 9, which is pivotally connected to the movable block 7. As a result of the strike of the striker 16 at the end of the waveguide 9, shock and oppositely directed pulses of the same amplitude and duration arise in each of which it will act through a movable block and balls on the surface to be treated with a cycle equal to twice the duration of the pulses. Having reached the surface to be treated, the shock pulse is distributed on the passing and reflecting. The transmitted pulse forms a dynamic component of the deformation force, which intensifies the process of surface plastic deformation and strengthens the surface layer of the processed complex shaped surface. The ability to rationally use the energy of shock waves is determined by the size of the instrument.

Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, упрочненного по предлагаемому способу, проведены экспериментальные исследования обработки винта левого Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта -27-0,05 мм, эксцентриситет - 3,3 мм, шаг - 28±0,01 мм, шероховатость Ra=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса - 5,8 кг. Обработка проводилась на токарно-винторезном станке мод. 16К20 с использованием предлагаемого устройства и стенда с гидравлическим генератором импульсов [2-4]. Значения технологических факторов (частоты ударов, радиус шарика инструмента, величина подачи) выбирались таким образом, чтобы обеспечить кратность ударного воздействия на элементарную площадку обрабатываемой поверхности в диапазоне 6...10. Дальнейшее увеличение кратности деформирующего воздействия ведет к разупрочнению.Example. To assess the quality parameters of the surface layer hardened by the proposed method, experimental studies of the treatment of the screw of the left H41.1016.01.001 screw pump EVN5-25-1500 were carried out, which had the following dimensions: total length - 1282 mm, length of the screw part - 1208 mm, diameter the cross section of the screw is -27 -0.05 mm, the eccentricity is 3.3 mm, the pitch is 28 ± 0.01 mm, the roughness R a = 0.4 μm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 18HGT GOST 4543-74, hardness HB 207-228, weight - 5.8 kg. Processing was carried out on a mod screw-cutting machine. 16K20 using the proposed device and stand with a hydraulic pulse generator [2-4]. The values of technological factors (impact frequency, tool ball radius, feed rate) were chosen in such a way as to ensure the multiplicity of impact on the elementary area of the treated surface in the range of 6 ... 10. A further increase in the multiplicity of the deforming effect leads to softening.

Величина силы статического поджатия инструмента к обрабатываемой поверхности составляла Рст≥25...40 кН; Рим=255...400 кН. Глубина упрочненного статико-импульсной обработкой слоя в 3...4 раза выше, чем при традиционном упрочнении. Упрочненный слой при традиционной статической обработке формируется в условиях длительного действия больших статических усилий. Предлагаемым способом аналогичная глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного воздействия на очаг деформации пролонгированного импульса энергии. При близких степенях упрочнения поверхностного слоя величина статической составляющей нагрузки в предлагаемой статико-импульсной обработке значительно меньше.The value of the force of static preloading of the tool to the work surface was P article ≥25 ... 40 kN; P them = 255 ... 400 kN. The depth of the hardened layer by static-pulse processing is 3 ... 4 times higher than with traditional hardening. The hardened layer during traditional static processing is formed under long-term action of large static forces. The proposed method, a similar depth of the hardened layer is achieved as a result of a short-term impact on the deformation zone of a prolonged energy pulse. At close degrees of hardening of the surface layer, the magnitude of the static component of the load in the proposed static-pulse processing is much less.

Исследования напряженного состояния упрочненного поверхностного слоя статико-импульсной обработкой показали, что максимальные остаточные напряжения находятся близко к поверхности, как при чеканке, что благоприятно для большинства сопрягаемых деталей механизмов и машин. Сравнение глубины напряженного и упрочненного слоя, градиента напряжений и градиента наклепа показывает, что глубина напряженного слоя в 1,1...1,3 раза больше, чем глубина наклепанного слоя, что согласуется с теорией поверхностного пластического деформирования.Studies of the stress state of the hardened surface layer by static-pulse treatment showed that the maximum residual stresses are close to the surface, as when chasing, which is favorable for most of the mating parts of mechanisms and machines. A comparison of the depth of the stressed and hardened layer, the stress gradient, and the hardening gradient shows that the depth of the stressed layer is 1.1 ... 1.3 times greater than the depth of the riveted layer, which is consistent with the theory of surface plastic deformation.

Достигаемая в процессе обработки предлагаемым способом предельная величина шероховатости составляет Ra=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 6 раз.The maximum roughness value achieved during processing by the proposed method is R a = 0.08 μm, a reduction of the initial roughness by a factor of 6 is possible.

Импульсные нагрузки, создаваемые предлагаемым способом, благоприятно сказываются на условиях работы инструмента. Наложение колебательного движения приводит к более равномерному распределению нагрузки на деформирующие элементы инструмента, вызывает дополнительные циклические перемещения контактных поверхностей инструмента и заготовки, облегчает формирование упрочняемой поверхности. Импульсные нагрузки способствуют лучшему проникновению смазки в зону обработки. При наложении колебаний деформирующая поверхность инструмента периодически «отдыхает», что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях импульсных нагрузок резко увеличивает эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия смазки вследствие облегчения ее доступа в зону контакта инструмента и заготовки.Impulse loads created by the proposed method, favorably affect the working conditions of the tool. The imposition of oscillatory motion leads to a more uniform distribution of the load on the deforming elements of the tool, causes additional cyclic movements of the contact surfaces of the tool and the workpiece, facilitates the formation of a hardened surface. Impulse loads contribute to better penetration of the lubricant into the treatment area. When vibration is applied, the deforming surface of the tool periodically “rests”, which helps to increase its resistance. Processing under conditions of pulsed loads dramatically increases the efficiency of the cooling, dispersing and plasticizing action of the lubricant due to the facilitation of its access to the contact zone of the tool and the workpiece.

Предлагаемый способ и устройство расширяют технологические возможности КПД благодаря использованию статико-импульсного нагружения на деформирующий инструмент, позволяют управлять глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности, а также повышает качество и точность обработки заготовки.The proposed method and device extends the technological capabilities of efficiency through the use of static-pulse loading on a deforming tool, allows you to control the depth of the hardened layer, the degree of hardening and the surface microrelief, and also improves the quality and accuracy of processing the workpiece.

Источники информацииInformation sources

1. Малыгин Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. - М.: Машиностроение, 1989. С.168...174, рис.4.12,а.1. Malygin B.V. Magnetic hardening of tools and machine parts. - M.: Mechanical Engineering, 1989. P.168 ... 174, Fig. 4.12, a.

2. Патент РФ 2098259, МКИ6 В24В 39/00. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Способ статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. №96110476/02, 23.05.96; 10.12.97. Бюл. №34.2. RF patent 2098259, MKI 6 V24V 39/00. Lazutkin A.G., Kirichek A.V., Soloviev D.L. Method of static-pulse treatment by surface plastic deformation. No. 96110476/02, 05.23.96; 12/10/97. Bull. Number 34.

3. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации // СТИН, 1999, №6. - С.20-24.3. Kirichek A.V., Lazutkin A.G., Soloviev D.L. Static-pulse processing and equipment for its implementation // STIN, 1999, No. 6. - S.20-24.

4. Патент РФ 2090342. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. 1997. Бюл. №34.4. RF patent 2090342. Lazutkin A.G., Kirichek A.V., Soloviev D.L. Water hammer device for processing parts by surface plastic deformation. 1997. Bull. Number 34.

Claims (1)

Способ статико-импульсного упрочнения сложнопрофильных деталей, включающий помещение заготовки в камеру с многоэлементным деформирующим инструментом в виде микрошариков или шариков, отличающийся тем, что сообщают вращательное движение заготовке и продольную подачу камере с многоэлементным деформирующим инструментом, выполненной со сквозными отверстиями в ее двух противоположных стенках для обеспечения прохождения заготовки и содержащей две колодки с вогнутыми цилиндрическими поверхностями и затворы с амортизаторами, расположенные в упомянутых сквозных отверстиях камеры, одна из упомянутых колодок, шарнирно соединенная с волноводом, выполнена подвижной, а многоэлементный деформирующий инструмент, размещенный между цилиндрическими вогнутыми поверхностями колодок и заготовкой, охватывает последнюю, при этом прикладывают к многоэлементному деформирующему инструменту импульсную нагрузку посредством подключенного к гидравлическому генератору импульсов первого гидроцилиндра, в котором расположены одинакового диаметра волновод и боек, и статическую нагрузку посредством второго гидроцилиндра, воздействующего на первый гидроцилиндр.The method of static-pulse hardening of complex-profile parts, including placing the workpiece in a chamber with a multi-element deforming tool in the form of beads or balls, characterized in that rotational movement of the workpiece and longitudinal feed to the chamber with a multi-element deforming tool made with through holes in its two opposite walls for ensuring the passage of the workpiece and containing two pads with concave cylindrical surfaces and valves with shock absorbers, is located In the aforementioned through-holes of the chamber, one of the said blocks, pivotally connected to the waveguide, is movable, and the multi-element deforming tool placed between the cylindrical concave surfaces of the blocks and the workpiece covers the latter, and an impulse load is applied to the multi-element deforming tool by means of a hydraulic the pulse generator of the first hydraulic cylinder, in which the waveguide and the firing pin are of the same diameter, and a static load by means of a second hydraulic cylinder acting on the first hydraulic cylinder.
RU2006125135/02A 2006-07-12 2006-07-12 Method for static-pulse strengthening of complex-profile parts RU2319597C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125135/02A RU2319597C1 (en) 2006-07-12 2006-07-12 Method for static-pulse strengthening of complex-profile parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125135/02A RU2319597C1 (en) 2006-07-12 2006-07-12 Method for static-pulse strengthening of complex-profile parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2319597C1 true RU2319597C1 (en) 2008-03-20

Family

ID=39279721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006125135/02A RU2319597C1 (en) 2006-07-12 2006-07-12 Method for static-pulse strengthening of complex-profile parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2319597C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАЛЫГИН Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. - М.: Машиностроение, 1989, с.168-174, рис.4.12, а. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2319597C1 (en) Method for static-pulse strengthening of complex-profile parts
RU2319596C1 (en) Apparatus for static-pulse strengthening of complex-profile parts
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2287426C1 (en) Method of static-pulse expanding
RU2383426C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2279961C1 (en) Device for restoration of metal inner surfaces by static pulse rolling
RU2383425C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2285601C1 (en) Apparatus for static-pulse expanding of internal grooves
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
RU2364491C1 (en) Device for flat surface static-and-impulse strengthening
RU2283748C1 (en) Apparatus for static-pulse rolling out
RU2383427C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2287424C1 (en) Device for static-pulse surface plastic deformation by rotating tool
RU2296664C1 (en) Process for electric static-pulse treatment
RU2364490C1 (en) Method of flat surface static-and-impulse strengthening
RU2287425C1 (en) Method of static-pulse surface plastic deformation
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2312004C1 (en) Elastic deforming tool for static-pulse working
RU2286237C1 (en) Method of recovery and hardening of the holes inner surfaces using the statico-pulsing internal roll burnishing
RU2324584C1 (en) Method of statico-impulse surface plastic deformation
RU2280551C1 (en) Method of static-pulse reeling of internal grooves
RU2383424C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2311278C1 (en) Working method by applying static load and pulse load to elastic deforming tool
RU2320459C1 (en) Method for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter

Legal Events

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

Effective date: 20080713