RU2543029C1 - Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts - Google Patents
Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543029C1 RU2543029C1 RU2013141397/02A RU2013141397A RU2543029C1 RU 2543029 C1 RU2543029 C1 RU 2543029C1 RU 2013141397/02 A RU2013141397/02 A RU 2013141397/02A RU 2013141397 A RU2013141397 A RU 2013141397A RU 2543029 C1 RU2543029 C1 RU 2543029C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- cycle
- section
- during
- twisting
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области термосиловой обработки маложестких осесимметричных деталей типа «вал» из инструментальных, углеродистых и цементируемых сталей.The invention relates to the field of thermal power treatment of low-rigidity axisymmetric parts of the “shaft” type from tool, carbon and cemented steels.
Известен способ термосиловой обработки валов, включающий нагрев, кручение, поверхностное пластическое деформирование и охлаждение, осуществляемые непрерывно-последовательно по длине вала [Патент РФ №2161276, кл. F16F 1/14, 2000].A known method of thermoset processing of shafts, including heating, torsion, surface plastic deformation and cooling, carried out continuously-sequentially along the length of the shaft [RF Patent No. 2161276, class. F16F 1/14, 2000].
Недостатками данного способа являются неравномерность деформирования по длине вала из-за неоднородностей физико-механических свойств ее материала, необходимость больших сил деформирования.The disadvantages of this method are the uneven deformation along the length of the shaft due to the heterogeneity of the physico-mechanical properties of its material, the need for large deformation forces.
Известен способ обработки осесимметричных деталей, включающий деформирование заготовки сжатием или сжатием с кручением посредством пинолей при одновременном нагреве заготовок [Патент РФ №2119842, кл. B21K 1/32, 1998].A known method of processing axisymmetric parts, including the deformation of the workpiece by compression or compression with torsion by means of pins while heating the workpieces [RF Patent No. 2119842, class. B21K 1/32, 1998].
Недостатками данного способа являются ограниченная область применения (обрабатываются детали типа диск с формообразованием, происходящим преимущественно за счет операции прокатки), большие усилия деформирования и неравномерность деформирования по длине заготовки.The disadvantages of this method are the limited scope (machined parts such as a disk with shaping, occurring mainly due to the rolling operation), large deformation forces and uneven deformation along the length of the workpiece.
Известен способ изготовления осесимметричных деталей, включающий статические, и/или динамические силовые, и/или другие воздействия на исходную изотропную структуру материала изделия с переводом этой структуры в анизотропную предварительно напряженную структуру в процессе термообработки [Заявка РФ №96112649, кл. B21K 1/28, 1998].A known method of manufacturing axisymmetric parts, including static and / or dynamic force and / or other effects on the initial isotropic structure of the product material with the transfer of this structure to an anisotropic prestressed structure during heat treatment [RF Application No. 96112649, cl. B21K 1/28, 1998].
Недостатком данного способа является неравномерность параметров деформации изделия из-за неоднородности физико-механических свойств материала по длине и в поперечных сечениях заготовки, а также нестабильность технологических параметров обработки.The disadvantage of this method is the unevenness of the parameters of the deformation of the product due to the heterogeneity of the physico-mechanical properties of the material along the length and cross sections of the workpiece, as well as the instability of the processing parameters.
Наиболее близким способом к заявляемому изобретению, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления осесимметричных деталей, включающий статическое силовое воздействие на заготовку в процессе полного цикла термообработки, цикл обработки разделяют на подциклы, в течение каждого из которых статическое силовое воздействие производят в пределах выбранного участка заготовки сначала путем последовательного закручивания в одну сторону данного участка с последующим растяжением, затем - закручивания в другую сторону с последующим сжатием за пределом действия закона упругости, причем управление пределом текучести при статическом силовом воздействии производят путем регулирования температурного воздействия на участок заготовки, а длину участка выбирают с учетом гармоник колебаний детали [Патент РФ №2254383, кл. C21D 9/06, 2005].The closest method to the claimed invention, selected as a prototype, is a method of manufacturing axisymmetric parts, including static force on the workpiece during the full heat treatment cycle, the processing cycle is divided into sub-cycles, during each of which static force is produced within the selected part of the workpiece first by sequentially twisting in one direction of this section with subsequent stretching, then - twisting in the other direction with subsequent yuschim compression beyond the law of elasticity, yield strength and control during static force action produced by controlling the temperature influence on the blank portion and the portion length selected in accordance with the harmonic oscillations of items [RF patent №2254383, Cl. C21D 9/06, 2005].
Недостатками данного способа являются длительность цикла обработки, сложность установки для реализации способа, сложность обработки ступенчатых валов.The disadvantages of this method are the duration of the processing cycle, the complexity of the installation for implementing the method, the complexity of processing stepped shafts.
Цель изобретения - повышение стабильности размеров и формы маложестких осесимметричных валов за счет создания разнонаправленной структуры материала и ненаправленных остаточных технологических напряжений.The purpose of the invention is to increase the stability of the size and shape of the rigid axisymmetric shafts due to the creation of multidirectional structure of the material and non-directional residual technological stresses.
Поставленная цель достигается тем, что способ стабилизации геометрических параметров маложестких валов включает статическое силовое воздействие на вал в процессе полного цикла термообработки, который разделяют на подциклы, в течение каждого из подциклов прикладывают статическое силовое воздействие в виде закручивания в пределах выбранного с учетом гармоник колебаний вала, управление пределом текучести при статическом силовом воздействии производят путем регулирования температурного воздействия на участок заготовки, с одной стороны вал закрепляют жестко, а с другой - с возможностью осевого принудительного перемещения, статическое растяжение вала производят в течение всего цикла обработки, закручивание соседних обрабатываемых участков ведут в противоположных направлениях, причем напряжения от растяжения не должны превышать предел текучести, а напряжения от совместного действия растяжения и закручивания должны превышать предел текучести материала вала, после цикла нагрева производят последующее охлаждение участка до температур окончания фазовых переходов, длина участка охлаждения равна половине длины участка нагрева.This goal is achieved by the fact that the method of stabilizing the geometric parameters of low-rigid shafts involves static force acting on the shaft during the full heat treatment cycle, which is divided into sub-cycles, during each of the sub-cycles a static force is applied in the form of twisting within the shaft selected taking into account harmonics, yield stress control under static force is produced by regulating the temperature effect on the workpiece section, on the one hand the shaft is rigidly fixed, and on the other, with the possibility of axial forced displacement, the shaft is subjected to static tension throughout the entire treatment cycle, the adjacent machined sections are twisted in opposite directions, and the tensile stresses must not exceed the yield strength, and the stress from the joint tensile action and twisting should exceed the yield strength of the shaft material, after a heating cycle, the section is subsequently cooled to the temperatures of the end of phase transitions, d ina cooling section is equal to half the length of the heating portion.
Закрепление вала с одной стороны жестко, а с другой - с возможностью осевого принудительного перемещения упрощает конструкцию установки для обработки за счет стационарного размещения захватов и привода растяжения.Fixing the shaft on one side is rigid, and on the other, with the possibility of axial forced movement, it simplifies the design of the installation for processing due to the stationary placement of the grippers and drive tension.
Статическое растяжение вала в течение всего цикла обработки снижает время цикла и упрощает алгоритм обработки, стабилизирует ось вала в течение всего процесса.Static tension of the shaft during the entire processing cycle reduces the cycle time and simplifies the processing algorithm, stabilizes the axis of the shaft during the entire process.
Закручивание соседних обрабатываемых участков в противоположных направлениях стабилизирует геометрию вала за счет создания разнонаправленной текстуры материала.Twisting adjacent machined areas in opposite directions stabilizes the geometry of the shaft by creating a multidirectional texture of the material.
Ограничение напряжений от растяжения по пределу текучести позволяет обрабатывать ступенчатые валы за счет создания напряжений для самых малых диаметров шеек, не превышающих предел текучести.The restriction of tensile stresses on the yield strength allows you to process stepped shafts by creating stresses for the smallest diameters of the necks, not exceeding the yield strength.
Создание напряжений от совместного действия растяжения и закручивания позволяет превысить предел текучести материала вала, за счет чего формируется разнонаправленная текстура материала, ненаправленные остаточные напряжения.The creation of stresses from the combined action of tension and twisting allows you to exceed the yield strength of the shaft material, due to which a multidirectional texture of the material, non-directional residual stresses are formed.
Охлаждение участка после цикла нагрева до температур окончания фазовых переходов (например, распада мартенсита) исключает коробление вала за счет устранения возможности послеоперационных фазовых переходов.The cooling of the site after a heating cycle to the temperatures of the end of phase transitions (for example, martensite decay) eliminates distortion of the shaft by eliminating the possibility of postoperative phase transitions.
Выбор длины участка охлаждения равным половине длины участка нагрева дополнительно разделяет участки с разнонаправленной текстурой и уменьшает направленность осевых остаточных напряжений.The choice of the length of the cooling section equal to half the length of the heating section additionally divides the areas with multidirectional texture and reduces the directivity of the axial residual stresses.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами: на фиг.1 приведена схема выбора участков деформирования для третьей и шестой гармоники, на фиг.2-4 - подциклы обработки вала.The invention is illustrated by drawings: in Fig.1 shows a diagram of the selection of the deformation sections for the third and sixth harmonics, Fig.2-4 - sub-cycles of the shaft processing.
Способ осуществляют в следующей последовательности. Разбивают длину вала на участки, равные длине полуволны определенной гармоники колебаний (фиг.1). Заготовку вала 1 размещают в фиксаторах (фиг.2), один конец заготовки фиксируют жестко, а другой с возможностью осевого принудительного перемещения. Прикладывают статическое осевое усилие растяжения, величина которого выбирается из условия не превышения предела текучести в самом малом сечении вала с учетом температурного воздействия. Далее рабочий участок прогревается по всему сечению до температуры, заданной режимом термообработки. Затем производят закручивание заготовки в какую-либо сторону на этом участке (фиг.3) моментом закручивания, который совместно с осевым растяжением создает напряжения, превышающие предел текучести на 1-3%. Далее половина этого участка подвергается охлаждению до температур распада мартенсита (фиг.4).The method is carried out in the following sequence. The length of the shaft is divided into sections equal to the half-wave length of a certain harmonic of oscillations (Fig. 1). The blank of the shaft 1 is placed in the clamps (figure 2), one end of the blank is fixed rigidly, and the other with the possibility of axial forced movement. A static axial tensile force is applied, the value of which is selected from the condition that the yield strength in the smallest section of the shaft is not exceeded, taking into account the temperature effect. Next, the working section is heated over the entire cross section to the temperature specified by the heat treatment mode. Then, the workpiece is twisted in one direction in this section (Fig. 3) with a twisting moment, which, together with axial tension, creates stresses that exceed the yield strength by 1-3%. Next, half of this section is subjected to cooling to the decay temperature of martensite (figure 4).
Последовательно, начиная от любого конца заготовки, производят цикл нагрева, закручивания и охлаждения по участкам. Длина участка выбирается равной половине длины волны от третьей до шестой гармоники, но в пределах соотношения длины к диаметру заготовки l/d=5-10. Закручивание двух соседних участков осуществляют в противоположные стороны. Неоднородность напряжений, обусловленная разориентировкой зерен и их формой, уменьшается при выравнивании и образовании текстуры деформации, что снижает общую внутреннюю энергию заготовки. Более равновесная структура способствует стабильности форм и размеров детали.Consistently, starting from either end of the workpiece, a heating, twisting and cooling cycle is performed in sections. The length of the section is chosen equal to half the wavelength from the third to the sixth harmonic, but within the ratio of the length to the diameter of the workpiece l / d = 5-10. The twisting of two adjacent sections is carried out in opposite directions. The inhomogeneity of stresses due to the misorientation of the grains and their shape decreases with the alignment and formation of the deformation texture, which reduces the total internal energy of the workpiece. A more balanced structure contributes to the stability of the shapes and sizes of the part.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013141397/02A RU2543029C1 (en) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013141397/02A RU2543029C1 (en) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2543029C1 true RU2543029C1 (en) | 2015-02-27 |
| RU2013141397A RU2013141397A (en) | 2015-03-20 |
Family
ID=53285390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013141397/02A RU2543029C1 (en) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2543029C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645235C1 (en) * | 2016-11-02 | 2018-02-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) | Method of thermosil processing of long-dimensional oxymmetric details and device for its implementation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU451754A1 (en) * | 1968-01-08 | 1974-11-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Инструментальный Институт | The method of processing long products |
| SU1740455A1 (en) * | 1989-09-13 | 1992-06-15 | Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" | Tempering method |
| RU2159162C2 (en) * | 1998-10-01 | 2000-11-20 | Институт проблем сверхпластичности металлов РАН | Method for working blanks of metals and alloys |
| RU2254383C1 (en) * | 2003-12-19 | 2005-06-20 | Тольяттинский государственный университет | Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles |
| RU2260628C1 (en) * | 2003-12-25 | 2005-09-20 | Тольяттинский государственный университет | Apparatus for thermal-force working of axially symmetrical parts |
-
2013
- 2013-09-09 RU RU2013141397/02A patent/RU2543029C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU451754A1 (en) * | 1968-01-08 | 1974-11-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Инструментальный Институт | The method of processing long products |
| SU1740455A1 (en) * | 1989-09-13 | 1992-06-15 | Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" | Tempering method |
| RU2159162C2 (en) * | 1998-10-01 | 2000-11-20 | Институт проблем сверхпластичности металлов РАН | Method for working blanks of metals and alloys |
| RU2254383C1 (en) * | 2003-12-19 | 2005-06-20 | Тольяттинский государственный университет | Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles |
| RU2260628C1 (en) * | 2003-12-25 | 2005-09-20 | Тольяттинский государственный университет | Apparatus for thermal-force working of axially symmetrical parts |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645235C1 (en) * | 2016-11-02 | 2018-02-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) | Method of thermosil processing of long-dimensional oxymmetric details and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013141397A (en) | 2015-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20050155203A1 (en) | Method and apparatus for improving the magnitude of compressive stress developed in the surface of a part | |
| KR102332298B1 (en) | Method for producing hot-formed steel springs | |
| RU2552206C2 (en) | Method of thermal-and-force processing of long axially symmetric parts and device to this end | |
| RU2543029C1 (en) | Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts | |
| Wu et al. | Influence of the annealing cooling rate on the microstructure evolution and deformation behaviours in the cold ring rolling of medium steel | |
| JP4584412B2 (en) | Method for manufacturing fixed element | |
| CN102808077A (en) | Thin-wall gear ring type part quenching method for keeping accuracy level | |
| CN106119476A (en) | A kind of hardening and tempering process of 42CrMo large forgings | |
| WO2015045822A1 (en) | Method for thermally treating ring-shaped member | |
| RU2254383C1 (en) | Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles | |
| RU2738270C1 (en) | Method and device for further processing of crankshaft | |
| CN104325052B (en) | A kind of without magnetic stabilizer Forging Technology | |
| CN105268905A (en) | Method for manufacturing stepped workpieces, such as shafts or rods, and horizontal forging equipment | |
| Wei et al. | Effect of annealing cooling rate on microstructure and mechanical property of 100Cr6 steel ring manufactured by cold ring rolling process | |
| CN102015148A (en) | Manufacturing method for a drive belt ring component | |
| JP6601238B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing torsion member | |
| JP2015227707A (en) | Crank shaft and manufacturing method thereof | |
| CN206052090U (en) | A kind of prestressed anchor annealing device | |
| Han et al. | Ring blank design and its effect on combined radial and axial ring rolling | |
| KR20150089880A (en) | a manufacturing method of shaft gear | |
| JP2014133924A (en) | Rack production method | |
| US20180327875A1 (en) | Method for manufacturing a machine part | |
| JP7051909B2 (en) | Methods and equipment for impact treatment of crankshaft crossovers | |
| Balachandran et al. | Microstructure and mechanical properties of fine grain seamless Nb tube by a novel shear deformation process | |
| Chang et al. | Feasibility Analysis of Cross Wedge Rolling (CWR) of Hexahedral Billet |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150910 |