RU2376121C2 - Method and device to renew expansion-cam parts by plastic deformation - Google Patents
Method and device to renew expansion-cam parts by plastic deformation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2376121C2 RU2376121C2 RU2008103841/02A RU2008103841A RU2376121C2 RU 2376121 C2 RU2376121 C2 RU 2376121C2 RU 2008103841/02 A RU2008103841/02 A RU 2008103841/02A RU 2008103841 A RU2008103841 A RU 2008103841A RU 2376121 C2 RU2376121 C2 RU 2376121C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plastic deformation
- matrix
- expansion
- punch
- restored
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области восстановления изношенных в процессе эксплуатации деталей методом пластического деформирования путем внедрения в изношенную деталь инструмента заданной конфигурации и может быть применено на ремонтных предприятиях, занимающихся реновацией деталей.The invention relates to the field of restoring worn-out parts during operation by plastic deformation by introducing a specified configuration into a worn-out part of a tool and can be applied at repair enterprises engaged in the renovation of parts.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для восстановления как наружной, так и внутренней поверхности втулок. Устройство содержит основание, источник нагрева, матрицу для размещения изделия и порошка, узел вращения и формующий элемент, выполненный составным из двух коаксиальных полых частей. Недостатком данного устройства является его применение только для пустотелых деталей, а также отсутствие упрочнения детали после восстановления [1].The closest in technical essence and the achieved result to the proposed device is a device for restoring both the outer and inner surfaces of the bushings. The device contains a base, a heating source, a matrix for placing the product and powder, a rotation unit and a forming element made of a composite of two coaxial hollow parts. The disadvantage of this device is its use only for hollow parts, as well as the lack of hardening of the part after restoration [1].
Другим наиболее близким по технической сущности является способ и устройство для восстановления шаровых элементов деталей методом пластического деформирования, которое предназначено для восстановления шаровых элементов деталей. Устройство состоит из станины, источника нагрева, разъемной матрицы для размещения детали и пуансона, а также содержит клин для фиксации секций матрицы от продольного перемещения, при этом левая секция матрицы жестко закреплена на станине, секции матрицы выполнены с замковым элементом с возможностью образования между ними в собранном состоянии полости, соответствующей геометрическим размерам нагретого шарового элемента детали. Способ восстановления шаровых элементов деталей методом пластического деформирования, включающий предварительный нагрев детали до температуры горячей деформации и установку детали в разъемную матрицу для последующей раздачи. Восстановление шаровых элементов детали осуществляют с помощью штампа, а после пластического деформирования ее подвергают механической и термической обработке [2].Another closest in technical essence is the method and device for the restoration of spherical elements of parts by the method of plastic deformation, which is intended for the restoration of spherical elements of parts. The device consists of a bed, a heating source, a detachable matrix for accommodating the part and the punch, and also contains a wedge for fixing the sections of the matrix from longitudinal movement, while the left section of the matrix is rigidly fixed to the bed, the matrix sections are made with a locking element with the possibility of formation between them in the assembled state of the cavity corresponding to the geometric dimensions of the heated ball element of the part. A method for restoring spherical elements of parts by plastic deformation, including preheating the part to hot deformation temperature and installing the part in a detachable matrix for subsequent distribution. The restoration of the spherical elements of the part is carried out using a stamp, and after plastic deformation it is subjected to mechanical and heat treatment [2].
Недостаток аналога - возможность его применения только для восстановления осесимметричных, в частности шаровых, элементов деталей пластическим деформированием. Задачей изобретения является расширение технологических возможностей восстановления ресурсоизношенных деталей пластическим деформированием на детали более сложной конфигурации, а также предоставление методики подбора оптимальной формы пуансона, обеспечивающей наиболее близкое к необходимому распределение потоков металла. Эта задача достигается тем, что устройство для восстановления наружных поверхностей головной части деталей типа «разжимной кулак», содержащее станину, источник нагрева, разъемную матрицу для размещения детали, клин для фиксации правой секции матрицы от продольного перемещения (левая секция матрицы жестко закреплена на станине, секции матрицы выполнены с замковым элементом с возможностью образования между ними в собранном состоянии полости, соответствующей геометрическим размерам нагретого разжимного элемента детали), также содержит два деформирующих элемента, форма которых подобрана по следующей методике.The disadvantage of the analogue is the possibility of its use only for the restoration of axisymmetric, in particular spherical, elements of parts by plastic deformation. The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the restoration of resource-intensive parts by plastic deformation on parts of a more complex configuration, as well as providing methods for selecting the optimal form of the punch, which provides the closest to the necessary distribution of metal flows. This task is achieved by the fact that the device for restoring the outer surfaces of the head of the parts of the type "expanding fist", containing a bed, a heating source, a detachable matrix for placing the part, a wedge for fixing the right section of the matrix from longitudinal movement (the left section of the matrix is rigidly fixed to the bed, sections of the matrix are made with a locking element with the possibility of the formation between them in the assembled state of the cavity corresponding to the geometric dimensions of the heated expandable element of the part) also contains two deforming elements, the shape of which is selected according to the following procedure.
В процессе исследования влияния различных факторов на течение металла при прошивке пуансонами различной формы были выявлены некоторые закономерности, следствием которых являются следующие рекомендации по построению формы пуансона в неосесимметричных случаях, которая обеспечит требуемое направленное перемещение масс металла в направлении износа при восстановлении (фиг.2 - здесь: 18 - восстанавливаемая деталь, 19 - восстанавливаемая поверхность детали, 20 - передняя поверхность пуансона, 21 - задняя поверхность пуансона, 22 - торец пуансона):In the process of studying the influence of various factors on the metal flow during piercing with punches of various shapes, several patterns were identified, the consequence of which are the following recommendations for constructing the shape of the punch in non-axisymmetric cases, which will provide the required directional movement of the metal masses in the direction of wear during recovery (Fig. 2 - here : 18 - the restored part, 19 - the restored surface of the part, 20 - the front surface of the punch, 21 - the rear surface of the punch, 22 - the end face of the punch):
1) форма передней поверхности пуансона (поверхность пуансона обращенная в сторону восстанавливаемой поверхности детали) должна быть эквидистантна восстанавливаемой поверхности;1) the shape of the front surface of the punch (the surface of the punch facing the restored surface of the part) must be equidistant to the restored surface;
2) форма задней части пуансона (со стороны поверхности детали, которая не нуждается в деформировании) должна быть плоской;2) the shape of the back of the punch (from the side of the surface of the part that does not need to be deformed) should be flat;
3) угол при переходе от передней поверхности пуансона к задней не влияет на формоизменение (истечение металла в сторону угла практически отсутствует);3) the angle during the transition from the front surface of the punch to the back does not affect the shape change (metal outflow towards the corner is practically absent);
4) при выборе формы торца пуансона следует руководствоваться данными из таблицы и фиг.7 (здесь: d - диаметр пуансона; hк=0.25d; Нк=0,5d), т.е. подобрать форму и относительные размеры пуансона такими, чтобы обеспечивалось максимальное приближение величины формоизменения сечения детали в наиболее характерном участке рабочей поверхности, плоскостью перпендикулярной к ней (рабочей поверхности), к выбранному из таблицы значению;4) when choosing the shape of the end face of the punch, one should be guided by the data from the table and Fig. 7 (here: d is the diameter of the punch; hk = 0.25d; Hk = 0.5d), i.e. choose the shape and relative dimensions of the punch such that the maximum approximation of the shape change size of the part in the most characteristic part of the work surface, the plane perpendicular to it (work surface), to the value selected from the table;
5) необходимо, чтобы форма детали, полученная после прошивки спроектированным пуансоном, обеспечивала достаточные прочностные характеристики, соответствующие условиям работы детали;5) it is necessary that the shape of the part obtained after flashing with the designed punch provide sufficient strength characteristics corresponding to the working conditions of the part;
6) объем внедряемого пуансона должен быть больше или равен сумме объемов износа детали, объему облоя получаемого при восстановлении и объему металла, который снимается при последующей обработке.6) the volume of the inserted punch should be greater than or equal to the sum of the volumes of wear of the part, the volume of flashing obtained during recovery and the volume of metal that is removed during subsequent processing.
Схема внедрения показана на фиг.5, где показано два пуансона одинаковой формы и головка детали «разжимной кулак», которую необходимо восстановить. Схема восстанавливаемых поверхностей детали указана на фиг.6, где 19 - поверхности, подлежащие восстановлению, 26 - поверхности, которые не должны деформироваться в процессе восстановления, 27 - область износа.The implementation scheme is shown in figure 5, which shows two punches of the same shape and the head parts "expanding fist", which must be restored. The scheme of the restored surfaces of the part is shown in Fig.6, where 19 are the surfaces to be restored, 26 are the surfaces that should not be deformed during the restoration process, 27 is the wear area.
Данные, приведенные в таблице (см. Приложение), выражают относительное формоизменение и в малой степени зависят от формы восстанавливаемой поверхности. Пояснения к обозначениям даны на фиг.3, где: Н - высота цилиндрического образца; Н' - высота цилиндрического образца после внедрения пуансона; D - диаметр цилиндрического образца; dв, dcp, dн - соответственно верхний, средний и нижний диаметры образца после внедрения пуансона.The data given in the table (see Appendix) express relative shape change and to a small extent depend on the shape of the surface being restored. Explanations for the notation are given in figure 3, where: H is the height of the cylindrical sample; H 'is the height of the cylindrical sample after the introduction of the punch; D is the diameter of the cylindrical sample; dв, dcp, dн - respectively, the upper, middle and lower diameters of the sample after the introduction of the punch.
В приложении «Протокол исследований» приведено обоснование данных приведенных в таблице. За единицу измерения принята величина, равная измеряемому размеру образца до внедрения. Таким образом измеренная величина характеризирует относительное формоизменение образца, которое не зависит от исходной его формы.The annex “Research Protocol” provides the rationale for the data given in the table. The unit of measurement is a value equal to the measured size of the sample before implementation. Thus, the measured value characterizes the relative shape change of the sample, which does not depend on its initial shape.
В способе восстановления методом пластического деформирования восстановление разжимных элементов детали осуществляют с помощью устройства на фиг.1 (здесь: 1 - станина; 2, 17 - разъемная секция матрицы; 3 - болты; 4 - пуансоны; 5 - пружины; 6 - пуансонодержатель; 7 - промежуточная плита; 8 - верхняя плита; 9 - стяжные болты; 10 - хвостовик; 11, 12 - упорные болты; 13 - клин; 14 - съемник; 15 - оттяжные пружины; 16 - направляющие; 18 - восстанавливаемая деталь), а после пластического деформирования деталь подвергают механической и термической обработке.In the method of restoration by the method of plastic deformation, the restoration of the expanding elements of the part is carried out using the device in figure 1 (here: 1 - bed; 2, 17 - detachable section of the matrix; 3 - bolts; 4 - punches; 5 - springs; 6 - punch holder; 7 - intermediate plate; 8 - upper plate; 9 - coupling bolts; 10 - shank; 11, 12 - stop bolts; 13 - wedge; 14 - puller; 15 - release springs; 16 - guides; 18 - restored part), and after plastic deformation of the item is subjected to mechanical and heat treatment.
Устройство восстановления разжимных элементов деталей методом пластического деформирования содержит клин для фиксации секций матрицы от продольного перемещения, при этом левая секция матрицы жестко закреплена на станине, секции матрицы выполнены с замковым элементом с возможностью образования между ними в собранном состоянии полости, соответствующей геометрическим размерам нагретого разжимного элемента детали. Изобретение относится к устройствам для восстановления наружной поверхности головной части деталей типа «разжимной кулак» (фиг.5, на которой 4 - внедряемые пуансоны; 18 - восставнавливаемая деталь и фиг.6, на которой 19 - изношенная поверхность детали (поверхность требующая восстановления); 26 - задняя поверхность детали (поверхность не требующая восстановления); 27 - восстанавливаемый объем) с одновременным повышением их усталостной прочности в опасных сечениях. Восстановление детали осуществляется путем внедрения в деталь инструмента заданной конфигурации и может быть применено на ремонтных предприятиях, занимающихся реновацией деталей.The device for recovering expandable elements of parts by the method of plastic deformation contains a wedge for fixing the matrix sections from longitudinal movement, while the left section of the matrix is rigidly fixed to the bed, the matrix sections are made with a locking element with the possibility of forming a cavity between them in the assembled state corresponding to the geometric dimensions of the heated expanding element the details. The invention relates to devices for restoring the outer surface of the head part of parts of the type "expandable fist" (Fig. 5, in which 4 are inserted punches; 18 is a restored part and Fig. 6, in which 19 is a worn surface of the part (surface requiring restoration); 26 - the rear surface of the part (the surface does not require restoration); 27 - the restored volume) with a simultaneous increase in their fatigue strength in dangerous sections. The restoration of the part is carried out by introducing the specified configuration into the tool part and can be applied at repair enterprises engaged in the renovation of parts.
Предлагаемое устройство состоит из корпуса 1 (фиг.1), на который установлены разъемные секции матрицы 2 и 17. Правая секция матрицы 17 установлена на Т-образных направляющих 16. Секции матрицы выполнены таким образом, что поперечное перемещение секций относительно друг друга фиксируется. Левая секция 2 жестко закреплена на станине 1 с помощью болтов 3. К верхней плите 8 крепятся хвостовик 10 и пуансонодержатель 6, в котором установлены пуансоны 4 и клин 13, закрепленные между собой через промежуточную плиту 7 стяжными болтами 9. Конструкция устройства позволяет применять при восстановлении различные виды пуансонов 4 (фиг.1), которые представлены на фиг.7.The proposed device consists of a housing 1 (Fig. 1), on which detachable sections of the
Усторойство работает следующим образом.The device works as follows.
Головка восстанавливаемой детали 18 предварительно нагревается в установке безокислительного нагрева (соляная ванна) до температуры горячей деформации (от 0,8 до 0,9 Tпл) и устанавливается хвостовиком в отверстие нижней плиты, обеспечивающее фиксирование детали до закрытия секций матрицы. При движении ползуна пресса вниз правая секция матрицы посредством клина 13 по направляющим 16 передвигается в рабочее положение. Геометрические размеры клина подобраны таким образом, чтобы создаваемый предварительный натяг между матрицами обеспечивал исключение возможности их раскрытия, тем самым гарантируя отсутствие затекания металла в стык. Восстанавливаемая деталь 18 зажимается между двумя секциями матрицы 2 и 17. Пуансоны 4, внедряясь в деталь, за счет пластического деформирования металла детали заполняют полости матрицы.The head of the restored
После осуществления процесса восстановления возвращение устройства в исходное положение обеспечивается наличием оттяжных пружин 5. Ход пружин ограничивают упорные болты 12. Во время движения верхней плиты 8 вверх деталь снимается с пуансона посредством съемника 14, также поднимается и клин 13, позволяя правой секции матрицы 17 за счет оттяжных пружин 15, действующих через упорные болты 11, вернуться в исходное положение. После восстановления деталь удаляется клещами.After the restoration process is carried out, the device is returned to its initial position by the presence of
В собранном состоянии между матрицами образуется полость, соответствующая геометрическим размерам нагретой головки разжимного кулака с припуском на последующую механическую обработку восстановленной детали. Восстановление геометрических размеров обеспечивается целенаправленным перемещением материала детали из нерабочих зон в область изношенной поверхности за счет внедрения двух пуансонов заданной конфигурации.In the assembled state, a cavity is formed between the matrices that corresponds to the geometric dimensions of the heated head of the expanding fist with an allowance for subsequent machining of the reconditioned part. The restoration of geometric dimensions is ensured by the targeted movement of the material of the part from non-working zones to the area of the worn surface due to the introduction of two punches of a given configuration.
Направление течения металла зависит от формы внедряемого инструмента и условия трения на контакте пуансон - восстанавливаемая деталь - формообразующая матрица. Для создания анизотропных условий трения при пластическом деформировании (фиг.4, где 18 - восстанавливаемая деталь; 19 - изношенная поверхность (поверхность требующая восстановления); 23 - зона прилипания; 24 - направление течения металла при внедрении пуансона, 25 - зона скольжения) на гравюре матрицы созданы зоны прилипания 23 и зоны скольжения 25. Тонкой линией показана изношенная поверхность 19 детали 18. За счет характерной формы внедряемого инструмента и направления течения металла 24 деталь после восстановления примет необходимую форму. Для этого поверхности матриц, где необходимо создать зоны прилипания, обрабатывают операциями фрезерования (Ra=6,3 мкм), а зоны скольжения - операциями шлифования (Ra=1,25 мкм).The direction of the metal flow depends on the shape of the tool being introduced and the friction condition at the contact of the punch - the restored part - the forming matrix. To create anisotropic conditions of friction during plastic deformation (Fig. 4, where 18 is the restored part; 19 is the worn surface (the surface needs to be restored); 23 is the adhesion zone; 24 is the direction of metal flow when the punch is inserted, 25 is the slip zone) on the engraving matrices,
Предлагаемое устройство и способ позволяют восстанавливать ресурсоизношенные детали типа разжимной кулак с одновременным повышением их усталостной прочности.The proposed device and method allows to restore resource-worn parts such as expanding fist while increasing their fatigue strength.
ЛитератураLiterature
1. Патент RU №2129941. «Способ восстановления втулки плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизелей».1. Patent RU No. 2129941. "A method of restoring the sleeve of a plunger pair of a diesel engine high pressure fuel pump."
2. Патент RU №2238832. «Способ и устройство восстановления шаровых элементов деталей методом пластического деформирования».2. Patent RU No. 2238832. "Method and device for the restoration of spherical elements of parts by plastic deformation."
Приложениеapplication
Протокол проведения исследований.Research Protocol.
В эксперименте принимали участие:The experiment involved:
1. Зиганшин Рамиль Фазылович.1. Ziganshin Ramil Fazylovich.
2. Панкратов Дмитрий Леонидович.2. Pankratov Dmitry Leonidovich.
Условия проведения эксперимента:The conditions of the experiment:
1. Исследования проводились методом численного моделирования в программе QForm3D (версия 3.2)1. The studies were carried out by numerical simulation in the QForm3D program (version 3.2)
2. Результаты исследования сохранялись в виде контура образца после внедрения, в виде табличных данных (измерения проводились по фиг.1), а также в виде файла *.qfm2. The results of the study were saved in the form of a contour of the sample after implementation, in the form of tabular data (measurements were carried out in figure 1), as well as in the form of a * .qfm file
3. Граничные условия проведения математического моделирования:3. The boundary conditions for mathematical modeling:
а) материал детали - сталь 45,a) the material of the part is steel 45,
b) температура нагрева детали - 1150°С,b) the heating temperature of the part is 1150 ° C,
с) температура нагрева инструмента - 300°С,c) the temperature of the heating tool - 300 ° C,
d) смазка - графит + вода.d) grease - graphite + water.
4. Моделирование проводилось с применением специально разработанной группы пуансонов, приведенных на фиг.7.4. Modeling was carried out using a specially designed group of punches, shown in Fig.7.
5. Результаты моделирования представлены в таблице.5. The simulation results are presented in the table.
Данные, приведенные в таблице, выражают относительное формоизменение и обладают принципом аддитивности. Относительное формоизменение детали не зависит от формы восстанавливаемой поверхности (цилиндр, выпуклая поверхность и вогнутая поверхность). На фиг.2' приведены графики формоизменения деталей, имеющих форму боковой поверхности бочкообразную, цилиндрическую и седлообразную соответственно. За единицу измерения принята величина, равная измеряемому размеру образца до внедрения. Т.о. измеренная величина характеризует относительное формоизменение образца, которое не зависит от исходной его формы.The data given in the table express relative form change and have the principle of additivity. The relative shape change of the part does not depend on the shape of the surface being restored (cylinder, convex surface and concave surface). Figure 2 'shows the graphs of the formation of parts having the shape of the side surface of the barrel-shaped, cylindrical and saddle-shaped, respectively. The unit of measurement is a value equal to the measured size of the sample before implementation. T.O. the measured value characterizes the relative shape change of the sample, which does not depend on its initial shape.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008103841/02A RU2376121C2 (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Method and device to renew expansion-cam parts by plastic deformation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008103841/02A RU2376121C2 (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Method and device to renew expansion-cam parts by plastic deformation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008103841A RU2008103841A (en) | 2009-08-10 |
RU2376121C2 true RU2376121C2 (en) | 2009-12-20 |
Family
ID=41049073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008103841/02A RU2376121C2 (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Method and device to renew expansion-cam parts by plastic deformation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2376121C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452610C2 (en) * | 2010-08-20 | 2012-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Device for compensation for metal cutting machine guide worn-out sections |
-
2008
- 2008-01-31 RU RU2008103841/02A patent/RU2376121C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452610C2 (en) * | 2010-08-20 | 2012-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Device for compensation for metal cutting machine guide worn-out sections |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008103841A (en) | 2009-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108580637B (en) | A kind of stamping device with buffer protection function | |
JP5028576B2 (en) | Magnesium alloy sheet plastic working method | |
CN110193580A (en) | A kind of H13 material forging mold technique | |
JP2008500906A (en) | Stamping device for forming a rod having a shaping end | |
RU2376121C2 (en) | Method and device to renew expansion-cam parts by plastic deformation | |
US7401491B2 (en) | Brake die inserts | |
Pater | Analysis of helical rolling process of balls formed from a head of a scrapped rail | |
JPWO2005070582A1 (en) | Deformed element pipe for hydraulic bulge processing, hydraulic bulge processing apparatus using the same, hydraulic bulge processing method, and hydraulic bulge processed product | |
CZ20012614A3 (en) | Process and apparatus for forming metals | |
US20070056348A1 (en) | Brake punch inserts | |
RU155751U1 (en) | DEVICE FOR DORNING HOLES WITH OVERLAYING ULTRASONIC OSCILLATIONS | |
US1265608A (en) | Drop-hammer. | |
RU2438822C1 (en) | Horizontal hydraulic press to deform long tube biller ends | |
Kukhar et al. | Analysis of die-forging variants of geometrically complex forgings in Deform 3D package | |
RU2422226C1 (en) | Device to forge tee from tubular billets | |
US1856440A (en) | Method of and apparatus for forging upset articles | |
RU2371292C1 (en) | Method and device for restoration of axisymmetric parts with groove and inclination in rod portion by means of plastic deformation | |
CN206009468U (en) | Hydraulic pressure orifice plate smoother | |
So et al. | Design of hot stamping tools and blanking strategies of ultra high strength steels | |
RU2493931C2 (en) | Method of making precision pipes and radial forging machine to this end | |
Pankratov et al. | The Use Hot Stamping to Restore the Efficiency Tie Rod Ball Pins Trucks | |
Afrasiab et al. | Numerical study of the effects of process parameters on the tool life in the cold radial forging process | |
US2670025A (en) | Apparatus for spreading split bars to circular forms | |
RU148517U1 (en) | FORGING-RACING UNIT FOR MAKING RINGS OF LARGE DIAMETER | |
Mikhaylov et al. | Determination of the working insert life in machining 100Cr6 hardened steel with cutting fluids |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130201 |