RU2431538C1 - Method of fabricating rod threaded fasteners with heads from thermal-hardened high-strength titanium alloys - Google Patents
Method of fabricating rod threaded fasteners with heads from thermal-hardened high-strength titanium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431538C1 RU2431538C1 RU2010120491/02A RU2010120491A RU2431538C1 RU 2431538 C1 RU2431538 C1 RU 2431538C1 RU 2010120491/02 A RU2010120491/02 A RU 2010120491/02A RU 2010120491 A RU2010120491 A RU 2010120491A RU 2431538 C1 RU2431538 C1 RU 2431538C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carried out
- workpiece
- rod
- plastic deformation
- manufacturing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам производства резьбовых крепежных изделий из термически упрочняемых высокопрочных двухфазных титановых сплавов (α+β), переходного, псевдо-β и β классов и может быть использовано при изготовлении крепежных деталей, например болтов.The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to methods of manufacturing threaded fasteners from thermally hardened high-strength two-phase titanium alloys (α + β), transition, pseudo-β and β classes and can be used in the manufacture of fasteners, for example bolts.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ изготовления стержневых деталей с головками из двухфазных титановых сплавов, включающий отрезку мерной заготовки в виде цилиндрического стержня, снятие на ней фасок, нагрев части заготовки, предназначенной для горячей высадки головки, горячую высадку головки с образованием галтели на участке между цилиндрической частью стержня и головкой, упрочняющую термическую обработку заготовки, механическую обработку стержня, галтели и поверхности головки, обкатку галтели, проточку части стержня, предназначенной для нанесения резьбы, и накатывание на ней резьбы (RU 2156828 C1, B21K 1/44, 27.09.2000, 7 с.[1]).The closest analogue of the claimed invention is a method of manufacturing rod parts with heads of two-phase titanium alloys, comprising cutting a measured workpiece in the form of a cylindrical rod, chamfering it, heating a part of the workpiece designed for hot head upset, hot head upset with a fillet forming between the cylindrical part of the rod and the head, hardening the heat treatment of the workpiece, machining the rod, fillet and surface of the head, running in the fillet, prot chku of the stem for applying the thread, and the thread by rolling it on (RU 2156828 C1, B21K 1/44, 27.09.2000, 7 p. [1]).
Недостатком известного способа [1] являются ограничения по прочности деталей крепления, связанные с низкой пластичностью сплавов в термически упрочненном состоянии и невозможностью качественного нанесения резьбы накатыванием из-за появления при накатывании недопустимых дефектов, что делает невозможным изготовление болтов с прочностью более 1100 МПа и заданными уровнями выносливости.The disadvantage of this method [1] is the limitations on the strength of the fastening parts associated with the low ductility of the alloys in a thermally hardened state and the impossibility of high-quality threading by rolling due to the appearance of unacceptable defects during rolling, which makes it impossible to manufacture bolts with a strength of more than 1100 MPa and specified levels stamina.
Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение прочности, долговечности и выносливости крепежных деталей, а также создание такого технологического процесса, который обеспечивал бы эффективное и качественное нанесения резьбы без образования дефектов в поверхностном слое изделий. Кроме того, расширяются технологические возможности процесса, так как данное техническое решение позволяет осуществлять нанесение резьбы различными методами обработки, например путем нарезания или накатки.The technical result of the claimed invention is to increase the strength, durability and endurance of fasteners, as well as the creation of such a process that would ensure effective and high-quality threading without the formation of defects in the surface layer of products. In addition, the technological capabilities of the process are expanding, since this technical solution allows threading by various processing methods, for example, by cutting or rolling.
Заявленный технический результат достигается способом изготовления стержневых резьбовых деталей крепления с головками из термически упрочняемых высокопрочных титановых сплавов, включающим отрезку мерной заготовки в виде цилиндрического стержня из двухфазного титанового сплава, снятие на ней фасок, нагрев части заготовки, предназначенной для горячей высадки головки, горячую высадку головки с образованием галтели на участке между цилиндрической частью стержня и головкой, упрочняющую термическую обработку заготовки, механическую обработку стержня, галтели и поверхности головки, обкатку галтели, проточку части стержня, предназначенной для нанесения резьбы, и нанесение на ней резьбы, при этом согласно изобретению нагрев части заготовки, предназначенной для горячей высадки головки, осуществляют до температуры на 50-200°С ниже температуры полиморфного превращения в сплаве, после упрочняющей термической обработки заготовки часть стержня, предназначенную для нанесения резьбы, закаливают на глубину 0,2-1,0 шага резьбы и осуществляют ее холодное пластическое деформирование со степенью обжатия 3-15%.The claimed technical result is achieved by a method of manufacturing rod threaded fasteners with heads made of thermally hardened high-strength titanium alloys, including cutting a measured workpiece in the form of a cylindrical rod from a two-phase titanium alloy, chamfering it, heating a part of the workpiece designed for hot head upsetting, hot head upsetting with the formation of fillets in the area between the cylindrical part of the rod and the head, hardening the heat treatment of the workpiece, mechanical the work of the rod, fillet and the surface of the head, rolling in the fillet, the groove of the part of the rod intended for threading and threading, according to the invention, the heating of the part of the workpiece intended for hot heading is carried out to a temperature of 50-200 ° C lower the polymorphic transformation temperature in the alloy, after hardening the heat treatment of the workpiece, the part of the rod intended for threading is quenched to a depth of 0.2-1.0 thread steps and cold plastic deformation is carried out with a compression ratio of 3-15%.
При этом заявленное изобретение в частных случаях его реализации характеризуется следующими приемами:Moreover, the claimed invention in particular cases of its implementation is characterized by the following techniques:
- мерную заготовку получают из закаленного прутка, а упрочняющую термическую обработку осуществляют путем операции старения;- a measured billet is obtained from a hardened rod, and hardening heat treatment is carried out by the aging operation;
- упрочняющую термическую обработку заготовки осуществляют путем отжига, закалки и старения;- hardening heat treatment of the workpiece is carried out by annealing, hardening and aging;
- закалку части стержня, предназначенной для нанесения резьбы, осуществляют путем индукционного нагрева;- hardening of the part of the rod intended for threading is carried out by induction heating;
- холодное пластическое деформирование части стержня, предназначенной для нанесения резьбы, осуществляют при коэффициенте зоны деформации Δ=D/L, равном не менее 7, где D - диаметр заготовки перед ее холодным пластическим деформированием, L - длина зоны контакта вдоль оси заготовки между инструментом, с помощью которого осуществляют холодное пластическое деформирование, и заготовкой;- cold plastic deformation of the part of the rod intended for threading is carried out at a strain zone coefficient Δ = D / L of at least 7, where D is the diameter of the workpiece before its cold plastic deformation, L is the length of the contact zone along the axis of the workpiece between the tool, with the help of which cold plastic deformation is carried out, and with a workpiece;
- холодное пластическое деформирование части стержня, предназначенной для нанесения резьбы, осуществляют ротационной ковкой;- cold plastic deformation of the part of the rod intended for threading is carried out by rotational forging;
- холодное пластическое деформирование части стержня, предназначенной для нанесения резьбы, осуществляют радиально-сдвиговой прокаткой;- cold plastic deformation of the part of the rod intended for threading is carried out by radial-shear rolling;
- холодное пластическое деформирование части стержня, предназначенной для нанесения резьбы, осуществляют обкаткой;- cold plastic deformation of the part of the rod intended for threading is carried out by run-in;
- нанесение резьбы осуществляют путем нарезания с помощью резца или плашки;- threading is carried out by cutting with a cutter or die;
- нанесение резьбы осуществляют путем накатки.- threading is carried out by knurling.
Заявленное изобретение осуществляется следующим образом.The claimed invention is as follows.
Отрезают мерную заготовку в виде цилиндрического стержня от прутка из термически упрочняемого высокопрочного титанового сплава, который может быть предварительно закален. Осуществляют снятие на заготовке фасок.Cut the measured workpiece in the form of a cylindrical rod from a bar of thermally hardened high-strength titanium alloy, which can be pre-hardened. Chamfering is carried out on the workpiece.
Нагревают часть заготовки, предназначенную для горячей высадки головки, до температуры на 50-200°С ниже температуры полиморфного превращения в двухфазном титановом сплаве. При этом горячую высадку головки стержня осуществляют с образованием галтели (имеющей радиус перехода) на участке между гладкой цилиндрической частью стержня и его головкой.Heated part of the workpiece, designed for hot heading, to a temperature of 50-200 ° C below the temperature of the polymorphic transformation in a two-phase titanium alloy. In this case, the hot landing of the head of the rod is carried out with the formation of a fillet (having a transition radius) in the area between the smooth cylindrical part of the rod and its head.
Затем осуществляют упрочняющую термическую обработку заготовки (полуфабриката), которая на данном этапе включает цилиндрическую гладкую часть, головку и галтель. Упрочняющую термическую обработку заготовок из титановых сплавов проводят путем отжига, закалки и старения при режимах, подробно описанных в специализированной технической литературе.Then, hardening heat treatment of the workpiece (semi-finished product) is carried out, which at this stage includes a cylindrical smooth part, a head and a fillet. Hardening heat treatment of billets made of titanium alloys is carried out by annealing, hardening and aging under the conditions described in detail in the specialized technical literature.
Высокопрочные титановые сплавы в упрочненном состоянии малопластичны и труднодеформируемы, что создает непреодолимые трудности при накатывании резьбы требуемого металлургического качества. Болты с резьбой, нанесенной резанием, имеют неприемлемо низкий уровень выносливости и исполнение резьбы резанием не допускается на болтах авиационного назначения. Известно, что при закалке титановые сплавы в отличие от сталей разупрочняются, а их пластичность при этом повышается. Учитывая изложенное, после упрочняющей термической обработки заготовки осуществляют поверхностную закалку, например, индукционным нагревом токами высокой частоты части стержня, предназначенной для нанесения резьбы (т.е. часть или весь участок гладкой цилиндрической части заготовки), на глубину 0,2-1,0 шага резьбы, в результате чего поверхностный слой заготовки, подвергшийся закалке, становится более пластичным, что обеспечивает последующее качественное накатывание резьбы, а также снижает энергозатраты при обработке (в том числе и предварительной обработке стержня при его проточке).High-strength titanium alloys in the hardened state are slightly plastic and difficult to deform, which creates insurmountable difficulties when rolling threads of the required metallurgical quality. Bolts with thread applied by cutting have an unacceptably low level of endurance and thread execution by cutting is not allowed on aviation bolts. It is known that during quenching, titanium alloys, unlike steels, are softened, and their ductility increases. In view of the foregoing, after hardening the heat treatment of the workpiece, surface hardening is carried out, for example, by induction heating by high-frequency currents of a part of the rod intended for threading (i.e., part or all of the smooth cylindrical part of the workpiece) to a depth of 0.2-1.0 of the thread pitch, as a result of which the surface layer of the workpiece which has been hardened becomes more plastic, which ensures subsequent high-quality rolling of the thread, and also reduces energy consumption during processing (including itelnoy handling rod in its bore).
После операции закалки часть стержня, предназначенную для нанесения резьбы, холодным пластическим деформированием обжимают со степенью обжатия 3-15% (относительное обжатие). Холодное пластическое деформирование осуществляется при коэффициенте зоны деформации Δ=D/L, равном не менее 7, где D - диаметр заготовки непосредственно перед ее холодным пластическим деформированием, L - длина зоны контакта вдоль оси заготовки между инструментом (каждым инструментом деформирующего устройства), с помощью которого осуществляют холодное пластическое деформирование, и заготовкой. При этом пластическая деформация локализуется в наружном слое заготовки и не распространяется в центральные области заготовки. Холодное пластическое деформирование может быть осуществлено различными известными методами: редуцированием, ротационной ковкой, радиально-сдвиговой прокаткой или обкаткой.After the hardening operation, the part of the rod intended for threading is compressed by cold plastic deformation with a compression ratio of 3-15% (relative compression). Cold plastic deformation is carried out at a strain zone coefficient Δ = D / L equal to at least 7, where D is the diameter of the workpiece immediately before its cold plastic deformation, L is the length of the contact zone along the axis of the workpiece between the tool (each tool of the deforming device), using which carry out cold plastic deformation, and the workpiece. In this case, plastic deformation is localized in the outer layer of the workpiece and does not extend to the central regions of the workpiece. Cold plastic deformation can be carried out by various known methods: reduction, rotational forging, radial shear rolling or rolling.
Затем на металлорежущих станках (токарном и бесцентрошлифовальном) осуществляют механическую обработку следующих частей заготовки: гладкого цилиндрического стержня, галтели и поверхности головки на заданный размер.Then, on metal-cutting machines (turning and centerless grinding), the following parts of the workpiece are machined: smooth cylindrical rod, fillet, and head surface to a predetermined size.
Следующей технологической операцией является обкатка радиуса перехода между гладкой цилиндрической частью стержня и его головкой для упрочнения поверхностного слоя галтели.The next technological step is to run in the radius of the transition between the smooth cylindrical part of the rod and its head to harden the surface layer of the fillet.
Перед накатыванием резьбы осуществляют проточку части стержня под диаметр, необходимый для накатывания резьбы.Before thread rolling, a part of the rod is grooved to the diameter required for thread rolling.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010120491/02A RU2431538C1 (en) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Method of fabricating rod threaded fasteners with heads from thermal-hardened high-strength titanium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010120491/02A RU2431538C1 (en) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Method of fabricating rod threaded fasteners with heads from thermal-hardened high-strength titanium alloys |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2431538C1 true RU2431538C1 (en) | 2011-10-20 |
Family
ID=44999156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010120491/02A RU2431538C1 (en) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Method of fabricating rod threaded fasteners with heads from thermal-hardened high-strength titanium alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2431538C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484914C1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Нормаль" | METHOD OF PRODUCING FASTENERS FROM TWO-PHASE (α+β) TITANIUM ALLOYS |
CN105344899A (en) * | 2015-12-07 | 2016-02-24 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | Cold heading method for TC16 titanium alloy anchor nut |
RU2611752C2 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-28 | Игорь Андреевич Воробьев | METHOD OF PRODUCING ROD PARTS WITH HEADS MADE FROM TWO-PHASE (α+β) TITANIUM ALLOYS |
-
2010
- 2010-05-24 RU RU2010120491/02A patent/RU2431538C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484914C1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Нормаль" | METHOD OF PRODUCING FASTENERS FROM TWO-PHASE (α+β) TITANIUM ALLOYS |
RU2611752C2 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-28 | Игорь Андреевич Воробьев | METHOD OF PRODUCING ROD PARTS WITH HEADS MADE FROM TWO-PHASE (α+β) TITANIUM ALLOYS |
CN105344899A (en) * | 2015-12-07 | 2016-02-24 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | Cold heading method for TC16 titanium alloy anchor nut |
CN105344899B (en) * | 2015-12-07 | 2017-09-29 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | A kind of cold-heading processing method of TC16 titanium alloys plate nut |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106363352B (en) | A kind of manufacturing process of high-strength aluminum alloy ring forging | |
WO2020253550A1 (en) | Novel hollow shaft manufacturing method | |
CN104607580A (en) | Forging forming technology of aluminum alloy straight-flanked ring with extra-large specification | |
US8397597B2 (en) | Rack bar and method for production thereof | |
MXPA04001990A (en) | Process for manufacturing a clinch nut, and clinch nut thus obtained. | |
MX2015006417A (en) | Split-pass open-die forging for hard-to-forge, strain-path sensitive titanium-base and nickel-base alloys. | |
WO2012063900A1 (en) | Process for manufacture of fastening component made from aluminum-based alloy, and fastening component made from aluminum-based alloy | |
RU2156828C1 (en) | METHOD FOR MAKING ROD TYPE ARTICLES WITH HEAD FROM DOUBLE-PHASE (alpha+beta) TITANIUM ALLOYS | |
EP2763804B1 (en) | A process for making forged and machined components | |
RU2197555C1 (en) | Method of manufacturing rod parts with heads from (alpha+beta) titanium alloys | |
RU2431538C1 (en) | Method of fabricating rod threaded fasteners with heads from thermal-hardened high-strength titanium alloys | |
US20150196980A1 (en) | Method of manufacturing gear with teeth involving forging | |
JP2000015379A (en) | Forging method of high carbon steel | |
Pater et al. | A new cross wedge rolling process for producing rail axles | |
EP2896471A1 (en) | Method of manufacturing gear with teeth involving forging | |
CN111922266A (en) | Hot forging bolt processing method | |
US6688148B1 (en) | Manufacturing process for making engine components of high carbon content steel using cold forming techniques | |
RU2329129C2 (en) | Method of pump rods production for deep-well pump | |
US11300154B2 (en) | Method for producing a ball stud | |
RU2354488C2 (en) | Method of rifled bore fabrication | |
JP5316982B2 (en) | High-strength molded article made of ultrafine grained steel and method for producing the same | |
RU2468882C1 (en) | METHOD OF MAKING INTERMEDIATE BLANKS FROM (α+β)-TITANIUM ALLOYS | |
CN105773078B (en) | Machining and forming process of automobile half shaft | |
JP5396089B2 (en) | Hot forged stainless nut | |
JP5042068B2 (en) | Ultra-high-strength cold forging method for mating parts made of austenite 300 series |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 29-2011 FOR TAG: (73) |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130525 |