RU2433902C2 - Method of static pulse strengthening - Google Patents

Method of static pulse strengthening Download PDF

Info

Publication number
RU2433902C2
RU2433902C2 RU2009135509/02A RU2009135509A RU2433902C2 RU 2433902 C2 RU2433902 C2 RU 2433902C2 RU 2009135509/02 A RU2009135509/02 A RU 2009135509/02A RU 2009135509 A RU2009135509 A RU 2009135509A RU 2433902 C2 RU2433902 C2 RU 2433902C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deforming
rotor
tool
hole
deforming tool
Prior art date
Application number
RU2009135509/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009135509A (en
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Анатолий Юрьевич Мальцев (RU)
Анатолий Юрьевич Мальцев
Дмитрий Евгеньевич Тарасов (RU)
Дмитрий Евгеньевич Тарасов
Василий Сергеевич Бурцев (RU)
Василий Сергеевич Бурцев
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 RU2009135509/02A priority Critical patent/RU2433902C2/en
Publication of RU2009135509A publication Critical patent/RU2009135509A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2433902C2 publication Critical patent/RU2433902C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to metal plastic working, in particular, to methods for treatment with pulse-impact surface plastic deformation. Rotation movements are given to a stock and a multi-element deforming tool around their axes. Line feed of the multi-element deforming tool is provided. A multi-element deforming tool is used, which comprises deforming elements made in the form of turns of a helical cylindrical spring, which is twisted in a helical manner and covers the stock, and a body in the form of a stator of a three-phase asynchronous shorted electric motor. Inside the body there is a rotor mounted as a hollow shaft in rolling bearings. Deforming elements are installed in the rotor hole on an elastic bushing, which is fixed with the help of nuts screwed into threaded parts made at the ends of the rotor on the surface of its hole. The elastic bushing is adjusted, and its stiffness is set with the help of the specified nuts.
EFFECT: technological resources are expanded; efficiency and quality of processing is increased.
4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам обработки импульсно-ударным поверхностным пластическим деформированием (ППД), и может быть использовано для чистовой и упрочняющей обработки цилиндрических, винтовых и сложнопрофильных поверхностей, например, винтов винтовых насосов, винтовых поверхностей с скругленно-синусоидальным профилем, эксцентриковых шеек валов, поверхностей кулачковых и РК-профилей.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods of processing by pulse-shock surface plastic deformation (PPD), and can be used for finishing and hardening of cylindrical, screw, and complex surfaces, for example, screw pump pumps, screw surfaces with rounded sinusoidal profile, eccentric journals of shafts, cam surfaces and PK profiles.

Известны способ и устройство для статико-импульсного поверхностного пластического деформирования валов или винтов винтовых насосов, содержащее боек и волновод, выполненные в виде стержней одинакового диаметра, и деформирующий инструмент для обработки с натягом, установленный на свободном конце волновода с возможностью приложения к нему нормально к обрабатываемой поверхности статической нагрузки и периодической импульсной нагрузки с помощью бойка и волновода, при этом деформирующий инструмент выполнен в виде винтовой цилиндрической пружины, свернутой в кольцо, внутренний диаметр которого меньше диаметра заготовки на величину двойного натяга для обеспечения статической нагрузки, при этом свернутая в кольцо винтовая цилиндрическая пружина установлена с возможностью охватывания заготовки, кроме того, свернутая в кольцо винтовая цилиндрическая пружина содержит натяжное устройство для регулирования статической нагрузки [1, 2].A known method and device for static-pulsed surface plastic deformation of shafts or screws of screw pumps, comprising a hammer and a waveguide made in the form of rods of the same diameter, and a deforming tool for processing with interference, mounted on the free end of the waveguide with the possibility of application to it normally to the machined the surface of the static load and the periodic impulse load using the striker and waveguide, while the deforming tool is made in the form of a helical cylindrical th spring, rolled into a ring, the inner diameter of which is less than the diameter of the workpiece by the amount of double interference to ensure static load, while a coil screw coil spring is installed to cover the workpiece, in addition, a coil coil spring coiled into a ring contains a tension device for adjusting static load [1, 2].

Недостатками известных способа и устройства являются узкие технологические возможности и конструктивно сложный привод деформирующего устройства, оснащенного механизмами статического и импульсного нагружения инструмента, в виде гидравлического генератора импульсов, отличается низким КПД, большой энергоемкостью. Все это повышает себестоимость обработки, снижает производительность, ухудшает качество обрабатывающей поверхности, требует сложной и длительной настройки.The disadvantages of the known method and device are the narrow technological capabilities and structurally complex drive of the deforming device, equipped with mechanisms of static and pulse loading of the tool, in the form of a hydraulic pulse generator, has a low efficiency, high energy consumption. All this increases the cost of processing, reduces productivity, affects the quality of the processing surface, requires complex and lengthy settings.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей ППД упрочнения сложнопрофильных поверхностей путем использования охватывающего инструмента с деформирующими элементами в виде витков винтовой цилиндрической пружины, винтообразно скрученной и расположенной на внутренней поверхности полого вала - ротора электродвигателя и позволяющей улучшить качество обрабатываемой поверхности, повысить КПД и производительность и снизить себестоимость и энергоемкость процесса обработки.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of PPD hardening of complex surfaces by using a covering tool with deforming elements in the form of turns of a helical coil spring, helically twisted and located on the inner surface of the hollow shaft - the rotor of the electric motor and which allows to improve the quality of the machined surface, increase efficiency and productivity and reduce cost. and energy intensity of the processing process.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа статико-импульсного упрочнения пружинным деформирующим инструментом наружных поверхностей винтов и цилиндрических валов, включающего сообщение заготовке и многоэлементному деформирующему инструменту вращательных движений вокруг собственных осей и продольной подачи многоэлементному деформирующему инструменту, при этом используют многоэлементный деформирующий инструмент, содержащий деформирующие элементы, выполненные в виде витков винтовой цилиндрической пружины, винтообразно скрученной и охватывающей заготовку, и корпус с центральным отверстием в виде статора трехфазного асинхронного коротко-замкнутого электродвигателя, внутри которого на подшипниках качения смонтирован ротор в виде полого вала, причем деформирующие элементы расположены в отверстии ротора на упругой втулке, которая закреплена с помощью гаек, ввернутых в резьбовые части, выполненные с торцов ротора на поверхности его отверстия, при этом производят регулирование и установку жесткости упругой втулки с помощью упомянутых гаек.The problem is solved using the proposed method of static-pulse hardening with a spring deforming tool of the outer surfaces of the screws and cylindrical shafts, including a message to the workpiece and a multi-element deforming tool of rotational movements around its own axes and longitudinal feed to a multi-element deforming tool, using a multi-element deforming tool containing deforming elements made in the form of coils of a coil spring, vi twisted and enveloping the workpiece, and the housing with a central hole in the form of a stator of a three-phase asynchronous short-circuited electric motor, inside of which a rotor in the form of a hollow shaft is mounted on rolling bearings, and the deforming elements are located in the rotor hole on an elastic sleeve, which is fixed with nuts, screwed into the threaded parts made from the ends of the rotor on the surface of its hole, while adjusting and setting the stiffness of the elastic sleeve using the above-mentioned nuts.

Особенности способа и работы устройства поясняются чертежами.Features of the method and operation of the device are illustrated by drawings.

На фиг.1 показана схема реализации предлагаемого способа и устройства для упрочнения винтовой сложнопрофильной поверхности, продольный разрез; на фиг.2 - вид по А на фиг.1, вид с торца; на фиг.3 - общий вид сбоку на фиг.1; на фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг.1.Figure 1 shows a diagram of the implementation of the proposed method and device for hardening a complex screw surface, a longitudinal section; figure 2 is a view along A in figure 1, an end view; figure 3 is a General side view of figure 1; figure 4 is a section along BB in figure 1.

Предлагаемые способ и устройство, реализующее его, предназначены для пластического деформирования и упрочнения винтовых и сложнопрофильных поверхностей (например, винтов винтовых насосов, винтовых поверхностей с скругленно-синусоидальным профилем, цилиндрических валов, эксцентриковых шеек валов, поверхностей кулачковых и РК-профилей), работа которого заключается в том, что обрабатываемой заготовке 1 и деформирующему инструменту 2 сообщают вращательные движения VЗ и VИ соответственно, при этом устройству с деформирующим инструментом 2 сообщают движение продольной подачи SПР, а создание натяга обеспечивается поперечной подачей Sпоп. Устройство имеет деформирующие элементы, которые наносят по поверхности заготовки многочисленные удары, пластически деформируя и упрочняя наружную поверхность.The proposed method and device that implements it are intended for plastic deformation and hardening of screw and complex profile surfaces (for example, screw pump pumps, screw surfaces with a rounded sinusoidal profile, cylindrical shafts, cam shafts, cam surfaces and PK profiles), the operation of which lies in the fact that the workpiece 1 and the deforming tool 2 report rotational movements V W and V And, respectively, while the device with the deforming tool 2 report the movement of the longitudinal feed S PR , and the creation of interference is ensured by the transverse feed S pop . The device has deforming elements that inflict numerous blows on the surface of the workpiece, plastically deforming and hardening the outer surface.

Для поверхностного импульсно-ударчого деформирования обрабатываемой поверхности заготовки, например винта винтового насоса 1 (см. фиг.1), предварительно обработанной, например точением, ее закрепляют в приспособлении, например, в трехкулачковом самоцентрирующем патроне с поджатием центром задней бабки (не показаны), и сообщают вращательное движение VЗ вокруг собственной центральной оси, а импульсно-ударному деформирующему инструменту 2 устройства - продольную подачу SПР и возможность движения SПОП в поперечном направлении для создание натяга N, необходимого для упрочнения.For surface pulsed-impact deformation of the workpiece’s work surface, for example, screw pump screw 1 (see Fig. 1), pretreated, for example, by turning, it is fixed in a fixture, for example, in a three-jaw self-centering cartridge with a center tailstock (not shown), and report the rotational movement V З around its own central axis, and the pulse-impact deforming tool 2 of the device — the longitudinal feed S PR and the possibility of movement S POP in the transverse direction to create interference N required for hardening.

Реализующее предлагаемый способ устройство состоит из корпуса 3, выполненного в виде статора трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, взятого, например, по ГОСТ 19523-74, с полюсами 4 и выполненного из серого чугуна. Внутри корпуса-статора 3 на подшипниках качения 5 смонтирован ротор 6 в виде полого стального вала.Implementing the proposed method, the device consists of a housing 3 made in the form of a stator of a three-phase asynchronous squirrel-cage motor, taken, for example, according to GOST 19523-74, with poles 4 and made of gray cast iron. Inside the stator housing 3, on the rolling bearings 5, a rotor 6 is mounted in the form of a hollow steel shaft.

В отверстии ротора 6 на упругой втулке 7 расположены деформирующие элементы 8 в виде витков винтовой цилиндрической пружины 2, винтообразно скрученной и охватывающей заготовку 1. Упругая втулка 7 изготовлена, например, из полиуретана СКУ-7Л, резины, поролона и др. упругого материала. Если втулка изготовлена из резины, то при вулканизации резина прочно соединяется с металлическими витками винтовой цилиндрической винтообразно скрученной пружины 2. Пружина 2 своими витками с наружным диаметром d посажена во втулку 7 таким образом, что три четверти d витков расположены во втулке 7 и только одна четвертая часть d витков свободно расположена в отверстии втулки 7 и выступает над ее внутренней поверхностью. Упругая втулка 7 посажена в отверстии ротора 6 по тугой посадке.In the hole of the rotor 6 on the elastic sleeve 7 there are deforming elements 8 in the form of turns of a helical coil spring 2, twisted helically and covering the workpiece 1. The elastic sleeve 7 is made, for example, of polyurethane SKU-7L, rubber, foam rubber and other elastic material. If the sleeve is made of rubber, then during vulcanization, the rubber is firmly connected to the metal turns of a helical cylindrical helical twisted spring 2. The spring 2 is placed in the sleeve 7 with its turns with an outer diameter d so that three quarters of d turns are located in the sleeve 7 and only one fourth part d of the turns is freely located in the hole of the sleeve 7 and protrudes above its inner surface. The elastic sleeve 7 is planted in the hole of the rotor 6 in a tight fit.

С торцов ротора 6 упругая втулка 7 закреплена с помощью гаек 9, ввернутых с каждого торца в резьбовые части отверстия ротора 6. Кроме того, гайки 9 служат не только для крепления и предотвращения продольного смещения упругой втулки в отверстии ротора, но и для регулирования и установки необходимой жесткости упругой втулки 7, влияющей и поддерживающей натяг N установки деформирующих элементов.From the ends of the rotor 6, the elastic sleeve 7 is fixed with the help of nuts 9, screwed from each end into the threaded parts of the hole of the rotor 6. In addition, the nuts 9 serve not only to fasten and prevent longitudinal displacement of the elastic sleeve in the hole of the rotor, but also for regulation and installation the necessary stiffness of the elastic sleeve 7, affecting and supporting the interference N of the installation of deforming elements.

Усилие Р упрочнения, воздействующее через деформирующие элементы - витки пружины - на обрабатываемую поверхность заготовки 1, задается поперечной подачей SПОП (см. фиг.4). Предлагаемый способ и реализующая его конструкция устройства, предусматривающего крепление деформирующего инструмента 2 в отверстии вала - ротора 6 электродвигателя, установленного, например, на поперечном суппорте токарного станка (не показан), позволяет деформирующим элементам, выполненным в виде витков пружины, прогибаться и совершать поперечные движения АПОП, вызванные эксцентричным смещением и расположением некоторых участков обрабатываемой винтовой поверхности.The hardening force P acting through deforming elements — spring coils — on the workpiece surface 1 is defined by the transverse feed S POP (see FIG. 4). The proposed method and the design of the device that implements it, which provides for mounting the deforming tool 2 in the shaft hole of the rotor 6 of the electric motor mounted, for example, on the transverse support of the lathe (not shown), allows the deforming elements made in the form of spring coils to bend and make transverse movements A POP caused by eccentric displacement and the location of certain sections of the machined helical surface.

Так, например, поперечные смещения АПОП деформирующих элементов 8 при обработке винта левого Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500 будут равны эксцентриситету e1=1,65 мм, см. фиг.1. Переход контакта инструмента 2 с заготовкой 1 с одного деформирующего элемента 8 на другой деформирующий элемент вызывает импульсно-ударную пластическую деформацию поверхностного слоя заготовки.So, for example, the lateral displacements A POP of the deforming elements 8 when processing the screw left H41.1016.01.001 of the screw pump EVN5-25-1500 will be equal to the eccentricity e 1 = 1.65 mm, see figure 1. The transition of the contact of the tool 2 with the workpiece 1 from one deforming element 8 to another deforming element causes a pulse-impact plastic deformation of the surface layer of the workpiece.

Передача вращательного движения VИ валу ротора 6 с деформирующими элементами 8 осуществляется с помощью электрических сил наводимых в корпусе - статоре электродвигателя, и является минимальной кинематической связью по протяженности и сложности, и исключает использование промежуточных ременных, зубчатых и других передач и редукторов, поэтому устройство имеет высокий КПД.The rotational motion V and the rotor shaft 6 with deforming elements 8 is transmitted using electric forces induced in the body - the stator of the electric motor, and is the minimum kinematic connection in length and complexity, and eliminates the use of intermediate belt, gear and other gears and reducers, therefore the device has high efficiency.

Твердость поверхностного слоя, глубина наклепа и шероховатость поверхности, полученные предлагаемым способом с помощью данного устройства, зависят от силы удара и числа ударов, приходящихся на 1 мм2 поверхности. Эти параметры в свою очередь зависят от окружной скорости вала ротора с деформирующими элементами 8, натяга, размера деформирующих элементов, их числа, частоты вращения, величины продольной подачи устройства и числа проходов.The hardness of the surface layer, the hardening depth and surface roughness obtained by the proposed method using this device depend on the impact force and the number of impacts per 1 mm 2 of the surface. These parameters, in turn, depend on the peripheral speed of the rotor shaft with deforming elements 8, interference, the size of the deforming elements, their number, speed, the longitudinal feed of the device and the number of passes.

Несмотря на то что скорость вращения инструмента VИ не регулируется, так как используется асинхронный электродвигатель, устройство позволяет плавно регулировать результирующую скорость упрочнения. Известно, что при вращении заготовки со скоростью VЗ и инструмента - VИ в разных направлениях, когда инструмент охватывает заготовку (см. фиг.1-2, 4), результирующая скорость обработки равна сумме скоростей, а при вращении в одном направлении - результирующая скорость обработки равна разности скоростей VЗ и VИ. Поэтому в последнем случае, регулируя скорость заготовки VЗ, плавно регулируют результирующую скорость обработки, при постоянной скорости инструмента VИ. Таким образом, чтобы плавно регулировать результирующую скорость упрочнения необходимо включить вращения заготовки VЗ и инструмента VИ в одном направлении.Despite the fact that the rotational speed of the tool V And is not adjustable, since an asynchronous electric motor is used, the device allows you to smoothly adjust the resulting hardening speed. It is known that when the workpiece rotates at a speed of V З and the tool - V And in different directions, when the tool covers the workpiece (see Figs. 1-2, 4), the resulting machining speed is equal to the sum of the speeds, and when rotated in one direction, the resulting processing speed is equal to the difference of speeds V W and V AND . Therefore, in the latter case, by adjusting the speed of the workpiece V 3 , the resulting processing speed is smoothly adjusted, at a constant tool speed V And . Thus, in order to smoothly adjust the resulting hardening speed, it is necessary to turn on the rotation of the workpiece V 3 and tool V AND in one direction.

Режимы импульсно-ударного деформирования предлагаемым способом, реализуемым данным устройством, оснащенным, например, пружиной из термообработанной стали марки 65Г, которая изготовлена из проволоки диаметром 2 мм, диаметр витка пружины - d=35 мм, число витков - 48 при шаге 10 мм, винтообразно скручена и три раза охватывает стальную заготовку (см. фиг.1), следующие: окружная скорость вала ротора - VИ≈2,0…4,0 м/с, окружная скорость заготовки - VЗ≈0,05…0,5 м/с, число проходов - 2…3, натяг - 0,5…1,5 мм.Modes of pulse-impact deformation by the proposed method, implemented by this device, equipped with, for example, a spring of heat-treated steel grade 65G, which is made of wire with a diameter of 2 mm, the diameter of the coil of the spring is d = 35 mm, the number of turns is 48 at a step of 10 mm, screw twisted and three times covers a steel billet (see figure 1), the following: the peripheral speed of the rotor shaft - V And ≈2.0 ... 4.0 m / s, the peripheral speed of the workpiece - V З ≈0.05 ... 0.5 m / s, the number of passes - 2 ... 3, the interference - 0.5 ... 1.5 mm.

В результате импульсно-ударной пластической деформации микронеровностей и поверхностного слоя предлагаемым способом параметр шероховатости поверхности повышается до Ra=0,08…0,4 мкм при исходном значении Ra=0,8…3,2 мкм. Твердость обработанной поверхности увеличивается на 25…75% при глубине наклепанного слоя 0,25…2,5 мм. Остаточные напряжения сжатия достигают на поверхности 350…750 МПа.As a result of pulse-impact plastic deformation of microroughnesses and the surface layer of the proposed method, the surface roughness parameter increases to Ra = 0.08 ... 0.4 μm with the initial value of Ra = 0.8 ... 3.2 μm. The hardness of the treated surface increases by 25 ... 75% with a riveted layer depth of 0.25 ... 2.5 mm. The residual compressive stresses reach 350 ... 750 MPa on the surface.

Предварительная обработка заготовки: шлифование до значения параметра шероховатости Ra=0,4…1,6 мкм, а также чистовое точение поверхностей с шероховатостью Ra=3,2 мкм.Pre-treatment of the workpiece: grinding to a roughness parameter value Ra = 0.4 ... 1.6 μm, as well as finishing turning of surfaces with a roughness Ra = 3.2 μm.

Способ и устройство для импульсно-ударного деформирования позволяют создать на обрабатываемой сложнопрофильной, в том числе винтовой, поверхности регулярный микрорельеф, способный удерживать смазывающие материалы и продлевать ресурс работы деталей при эксплуатации.The method and device for pulse-impact deformation allows you to create a regular microrelief on the machined complex, including helical, surface, capable of holding lubricants and prolonging the service life of parts during operation.

Способ и устройство для импульсно-ударного деформирования применяют при изготовлении заготовок из цветных металлов и сплавов, чугуна и стали твердостью до HRC 58…64.The method and device for pulse-impact deformation is used in the manufacture of blanks from non-ferrous metals and alloys, cast iron and steel with hardness up to HRC 58 ... 64.

При промышленных испытаниях способа и устройства, установленную в патроне с электромеханическим приводом токарного станка мод. 16К20ФЗ, обрабатывали заготовку 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 - D1=27-0,05 мм, эксцентриситет - e1=1,65 мм, шаг - t=28±0,01 мм, шероховатость Ra=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 40Х, твердость НВ 270-280, масса - 5,8 кг. Обработка проводилась с использованием разработанных способа и устройства, на базе электродвигателя IM5010, модель 4АВ132 В6, имеющего частоту вращения вала ротора n=750 мин-1; наружный диаметр вала ротора - 157,3 мм; диаметр отверстия, расточенного под инструмент и заготовку с 54 мм до 115 мм; длина корпуса - статора - 253 мм; наружный диаметр корпуса - статора - 261 мм.In industrial tests of the method and device installed in the cartridge with an electromechanical drive lathe mod. 16K20FZ, processed the screw blank of the left H41.1016.01.001 screw pump EVN5-25-1500, which had the following dimensions: total length - 1282 mm, length of the screw part - 1208 mm, cross-section diameter of the screw - D 1 = 27 -0.05 mm, eccentricity - e 1 = 1.65 mm, pitch - t = 28 ± 0.01 mm, roughness Ra = 0.4 μm; single-helical screw surface, left direction; material - steel 40X, hardness HB 270-280, weight - 5.8 kg. Processing was carried out using the developed method and device, based on an IM5010 electric motor, model 4АВ132 В6, having a rotor shaft rotational speed n = 750 min -1 ; the outer diameter of the rotor shaft is 157.3 mm; the diameter of the hole bored under the tool and the workpiece from 54 mm to 115 mm; length of the housing - stator - 253 mm; the outer diameter of the housing - stator is 261 mm.

Импульсно-ударное ППД упрочнение вели на следующих режимах: окружная скорость инструмента - VИ≈2,5 м/с; окружная скорость заготовки - VЗ≈0,25 м/с, число проходов - 3, натяг - 0,5 мм, продольная SПР подача 1,5…2,0 мм/об, усилие упрочнения - 170…175 Н; диаметр винта изменился после обработки на 0,02 мм (0,01 мм на сторону); глубина упрочненного слоя находилась в пределах 0,15…0,20 мм; повышение твердости на 25…30%; при обработке деформирующие элементы смазывали смесью индустриального масла (60%) и керосина (40%), поверхность заготовки - керосином. Значения технологических факторов (частоты ударов, 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.Impulse-impact PPD hardening was carried out in the following modes: peripheral tool speed - V And ≈2.5 m / s; the peripheral speed of the workpiece is V З ≈0.25 m / s, the number of passes is 3, the interference fit is 0.5 mm, the longitudinal S PR feed is 1.5 ... 2.0 mm / rev, the hardening force is 170 ... 175 N; the screw diameter changed after processing by 0.02 mm (0.01 mm per side); the depth of the hardened layer was in the range of 0.15 ... 0.20 mm; hardness increase by 25 ... 30%; during processing, the deforming elements were lubricated with a mixture of industrial oil (60%) and kerosene (40%), the surface of the workpiece with kerosene. The values of technological factors (impact frequency, 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.

Исходный параметр шероховатости Ra=3,2 мкм, достигнутый - Ra=0,32 мкм; деформирующий инструмент - деформирующие витки из стали 65Г, твердостью HRC 63…65, внутренний радиус по вершинам деформирующих элементов 30,57 мм.The initial roughness parameter Ra = 3.2 μm, achieved - Ra = 0.32 μm; deforming tool - deforming coils made of steel 65G, hardness HRC 63 ... 65, inner radius along the vertices of deforming elements 30.57 mm.

Глубина упрочненного импульсно-ударной обработкой слоя в 3…4 раза выше, чем при традиционном обкатывании. Упрочненный слой при традиционном статическом обкатывании формируется в условиях длительного действия больших статических усилий.The depth of the hardened by pulse-shock processing of the layer is 3 ... 4 times higher than with traditional rolling. The hardened layer in the traditional static rolling is formed under long-term action of large static forces.

Предлагаемым способом и устройством аналогичная глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного импульсно-ударного воздействия на очаг деформации импульса энергии.The proposed method and device, a similar depth of the hardened layer is achieved as a result of short-term pulse-impact impact on the deformation zone of the energy pulse.

Требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Тм=3,6 мин (против Тмбаз=10,5 мин по базовому варианту при традиционном обкатывании винтов на токарном станке 1К62 на ОАО "Ливгидромаш").The required roughness and accuracy of the helical surface was achieved after T m = 3.6 min (against T m bases = 10.5 min according to the basic version with traditional rolling of screws on a 1K62 lathe at OAO Livhydromash).

Для обеспечения необходимого качества и размерной точности обработки потребовалось основного времени в 3 раза меньше, чем при обкатывании традиционным обкатником. При этом глубина и микротвердость упрочненного слоя (белой зоны) составляла соответственно 0,15…0,20 мм и 8…9 ГПа с постепенным понижением микротвердости по глубине до исходного состояния - 2,0…2,5 ГПа.To ensure the required quality and dimensional accuracy of the processing, the main time was 3 times less than when rolling in with a traditional obkatnik. In this case, the depth and microhardness of the hardened layer (white zone) were 0.15 ... 0.20 mm and 8 ... 9 GPa, respectively, with a gradual decrease in microhardness in depth to the initial state - 2.0 ... 2.5 GPa.

Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.The control was carried out by an indicator bracket with an indicator ICh 10 B cells. 1 GOST 577-68. The cumulative error between any non-adjacent steps was not more than 0.1 mm, the clearance when controlling the straightedge of the protrusions forming in diameter was not more than 0.07 mm, which is permissible according to the technical specifications.

Исследования напряженного состояния упрочненного поверхностного слоя импульсно-ударной 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 pulse-shock processing showed that the maximum residual stresses are close to the surface, as when chasing, which is favorable for most of the interfaced 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 Ra = 0.08 μm, a reduction of the initial roughness by a factor of 6 is possible.

Импульсно-ударное деформирование в процессе благоприятно сказываются на условиях работы. Оно приводит к более равномерному распределению нагрузки на деформирующие элементы, облегчает формирование упрочняемой поверхности.Impulse-impact deformation in the process favorably affects the working conditions. It leads to a more uniform distribution of the load on the deforming elements, facilitates the formation of a hardened surface.

Импульсно-ударное деформирование способствуют лучшему проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. При наложении импульсной нагрузки деформирующие элементы и деформирующая поверхность периодически «отдыхает», что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях импульсно-ударного деформирования резко увеличивается эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия СОЖ вследствие облегчения ее доступа в зону контакта деформирующих элементов и заготовки.Impulse-impact deformation contributes to better penetration of the cutting fluid (coolant) into the treatment area. When applying a pulsed load, the deforming elements and the deforming surface periodically “rest”, which helps to increase its resistance. Processing under conditions of pulse-impact deformation sharply increases the cooling, dispersing and plasticizing effect of the coolant due to the facilitation of its access to the contact zone of the deforming elements and the workpiece.

Предлагаемый способ расширяет технологические возможности импульсно-ударной обработки поверхностным пластическим деформированием, позволяет управлять глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности. При этом конструктивно простой электропривод устройства, реализующего предлагаемый способ, снижает себестоимость обработки, увеличивает производительность, улучшает качество обрабатываемой поверхности, не требует сложной и длительной настройки.The proposed method extends the technological capabilities of pulse-impact treatment by surface plastic deformation, allows you to control the depth of the hardened layer, the degree of hardening and the surface microrelief. At the same time, a structurally simple electric drive of the device that implements the proposed method reduces the cost of processing, increases productivity, improves the quality of the processed surface, does not require complex and lengthy settings.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ 2324584. МПК В24В 39/04. Способ статико-импульсного поверхностного пластического деформирования. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Самойлов Н.Н., Василенко Ю.В., Подзолков М.Г., Селеменев К.Ф. 2006132948/02, 13.09.06; 20.05.08. Бюл. №14.1. RF patent 2324584. IPC V24V 39/04. The method of static-pulsed surface plastic deformation. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Afanasyev B.I., Fomin D.S., Samoilov N.N., Vasilenko Yu.V., Podzolkov M.G., Selemenev K.F. 2006132948/02, 09/13/06; 05/20/08. Bull. No. 14.

2. Патент РФ 2325265. МПК В24В 39/04. МПК В24В 39/00. Устройство для статико-импульсного поверхностного пластического деформирования. Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Самойлов Н.Н., Василенко Ю.В., Подзолков М.Г., Селеменев К.Ф. 2006132949/02; 13.09.06; 27.05.08. Бюл. №15.2. RF patent 2325265. IPC V24V 39/04. IPC V24V 39/00. Device for static-pulsed surface plastic deformation. Stepanov Yu.S., Kirichek A.V., Afanasyev B.I., Fomin D.S., Samoilov N.N., Vasilenko Yu.V., Podzolkov M.G., Selemenev K.F. 2006132949/02; 09/13/06; 05/27/08. Bull. No. 15.

Claims (1)

Способ статико-импульсного упрочнения пружинным деформирующим инструментом наружных поверхностей винтов и цилиндрических валов, включающий сообщение заготовке и многоэлементному деформирующему инструменту вращательных движений вокруг собственных осей и продольной подачи многоэлементному деформирующему инструменту, отличающийся тем, что используют многоэлементный деформирующий инструмент, содержащий деформирующие элементы, выполненные в виде витков винтовой цилиндрической пружины, винтообразно скрученной и охватывающей заготовку, и корпус с центральным отверстием в виде статора трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, внутри которого на подшипниках качения смонтирован ротор в виде полого вала, причем деформирующие элементы расположены в отверстии ротора на упругой втулке, которая закреплена с помощью гаек, ввернутых в резьбовые части, выполненные с торцов ротора на поверхности его отверстия, при этом производят регулирование и установку жесткости упругой втулки с помощью упомянутых гаек. The method of static-pulse hardening by a spring deforming tool of the outer surfaces of the screws and cylindrical shafts, comprising communicating to the workpiece and a multi-element deforming tool rotational movements around its own axes and longitudinal feeding to a multi-element deforming tool, characterized in that they use a multi-element deforming tool containing deforming elements made in the form of turns of a helical coil spring, helically twisted and covering the claw a lead and a housing with a central hole in the form of a stator of a three-phase asynchronous squirrel-cage motor, inside of which a rotor in the form of a hollow shaft is mounted on rolling bearings, and the deforming elements are located in the rotor hole on an elastic sleeve, which is fixed with nuts screwed into the threaded parts made from the ends of the rotor on the surface of its hole, while regulating and setting the stiffness of the elastic sleeve using the above-mentioned nuts.
RU2009135509/02A 2009-09-23 2009-09-23 Method of static pulse strengthening RU2433902C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009135509/02A RU2433902C2 (en) 2009-09-23 2009-09-23 Method of static pulse strengthening

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009135509/02A RU2433902C2 (en) 2009-09-23 2009-09-23 Method of static pulse strengthening

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009135509A RU2009135509A (en) 2011-03-27
RU2433902C2 true RU2433902C2 (en) 2011-11-20

Family

ID=44052623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009135509/02A RU2433902C2 (en) 2009-09-23 2009-09-23 Method of static pulse strengthening

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2433902C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009135509A (en) 2011-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2433903C2 (en) Device for static-pulse hardening
RU2433902C2 (en) Method of static pulse strengthening
RU2433905C2 (en) Method of pulse-shock hardening
RU2433904C2 (en) Device for pulse impact strengthening
RU2421321C2 (en) Method of vibration rolling
RU2421320C2 (en) Electrically driven vibration head for rolling
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2354531C1 (en) Facility for rotor strengthening of screw and complex contoured surface
RU2354530C1 (en) Method of rotor strengthening of complex contoured surface
RU2420391C2 (en) Method of surface plastic deformation of complex-shape surfaces by electric hardening head
RU2420392C2 (en) Electric head for hardening helical and complex surfaces
RU2430826C2 (en) Device for surface plastic deformation
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2433901C2 (en) Method of rolling with spring rings
RU2420389C2 (en) Hardening electric head
RU2420390C2 (en) Method of burnishing by electric head
RU2367563C1 (en) Springing hardening attachment
RU2303515C1 (en) Strengthening head provided with elastic tool
RU2297317C1 (en) Method of the multi-component shafts rolling
RU2303516C1 (en) Strengthening method by means of elastic tool
RU2297318C1 (en) Rolling device with the deforming spring
RU2367564C1 (en) Method of screw hardening
RU2347662C1 (en) Method for static-impulse processing of shafts
RU2347664C1 (en) Method for combined static-impulse processing by surface plastic deformation
RU2324584C1 (en) Method of statico-impulse surface plastic deformation

Legal Events

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

Effective date: 20110924