RU2548848C1 - Method of surface plastic deformation - Google Patents

Method of surface plastic deformation Download PDF

Info

Publication number
RU2548848C1
RU2548848C1 RU2013148354/02A RU2013148354A RU2548848C1 RU 2548848 C1 RU2548848 C1 RU 2548848C1 RU 2013148354/02 A RU2013148354/02 A RU 2013148354/02A RU 2013148354 A RU2013148354 A RU 2013148354A RU 2548848 C1 RU2548848 C1 RU 2548848C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deforming element
workpiece
spherical
frequency
deforming
Prior art date
Application number
RU2013148354/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013148354A (en
Inventor
Евгений Степанович Киселев
Олег Валерьевич Благовский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority to RU2013148354/02A priority Critical patent/RU2548848C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2548848C1 publication Critical patent/RU2548848C1/en
Publication of RU2013148354A publication Critical patent/RU2013148354A/en

Links

Landscapes

  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: machining of the rotating billet by the spherical deforming element is performed, the element has hardness exceeding hardness of the billet material. The spherical deforming element is installed on the support balls in the acoustic concentrator, the lubricating and cooling liquid is supplied via the axial channel. At that deforming element and lubrication and cooling liquid are subjected to amplitude or frequency modulated oscillations at ultrasonic frequency.
EFFECT: increased productivity, reduced deforming force, improved heat removal from machining zone, and residual stresses are created.
1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при окончательной обработке цилиндрических и торцовых поверхностей заготовок деталей типа тел вращения из различных металлов и сплавов, а также для формирования заданных физико-механических параметров поверхностного слоя, таких как величина остаточных напряжений, микротвердость, шероховатость, размер зерен и фазовый состав.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the final processing of cylindrical and end surfaces of workpieces of parts such as bodies of revolution from various metals and alloys, as well as for the formation of specified physical and mechanical parameters of the surface layer, such as the value of residual stresses, microhardness, roughness, grain size and phase composition.

Существуют способы пластического поверхностного деформирования цилиндрических поверхностей заготовок по патентам РФ №2355826, US №5826453, US №6622570 и US №2009/0178261. В качестве прототипа выбран патент US №5826453. При использовании данного способа трение упрочняющего элемента по поверхности обрабатываемой заготовки вызывает возникновение тепла в зоне обработки, что в свою очередь приводит к ухудшению физико-механических параметров поверхностного слоя или снижению производительности обработки. Указанный ниже технический результат обосновывает способ решения данной проблемы.There are methods of plastic surface deformation of the cylindrical surfaces of blanks according to the patents of the Russian Federation No. 2355826, US No. 5826453, US No. 6622570 and US No. 2009/0178261. As a prototype selected US patent No. 5826453. When using this method, the friction of the reinforcing element on the surface of the workpiece to be processed causes heat in the processing zone, which in turn leads to a deterioration in the physico-mechanical parameters of the surface layer or a decrease in processing productivity. The following technical result justifies a method for solving this problem.

Технический результат состоит в повышении производительности процесса формирования в поверхностном слое обрабатываемой заготовки сжимающих остаточных напряжений, обеспечения заданной микротвердости, шероховатости, размера зерен и фазового состава путем наложения амплитудно- или частотно-модулированных колебаний ультразвуковой частоты на деформирующий элемент сферической формы, установленный на опорных шариках в акустическом концентраторе, и на подаваемую через осевой канал акустического концентратора смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ). Это объясняется увеличением деформационного упрочнения материала поверхностного слоя обрабатываемой заготовки за счет многократного изменения усилия деформирования, снижением трения между индентером, заготовкой и концентратором за счет прерывистого контакта, увеличением объема проходящей через зону обработки СОЖ за счет возникающей в жидкости под воздействием ультразвука кавитации.The technical result consists in increasing the productivity of the process of forming compressive residual stresses in the surface layer of the workpiece, providing the specified microhardness, roughness, grain size and phase composition by superimposing amplitude or frequency modulated ultrasonic frequency vibrations on a spherical deforming element mounted on support balls in acoustic concentrator, and lubricating coolant supplied through the axial channel of the acoustic concentrator spine (coolant). This is explained by an increase in the strain hardening of the material of the surface layer of the workpiece being processed due to multiple changes in the deformation force, a decrease in friction between the indenter, the workpiece, and the concentrator due to intermittent contact, an increase in the volume of coolant passing through the treatment zone due to cavitation in the liquid under the influence of ultrasound.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе обработки к обрабатываемой цилиндрической или торцевой поверхности заготовки подводят и прижимают с некоторым усилием деформирующий элемент сферической формы, который пластически деформирует и упрочняет поверхностный слой заготовки. Использование амплитудно- или частотно-модулированных ультразвуковых колебаний способствует значительному снижению усилий деформирования, необходимых для получения эквивалентных деформаций, снижению контактной температуры и улучшению теплоотвода из зоны обработки из-за вовлечения в кавитационные процессы, возникающие в СОЖ в контактных зонах, паровоздушных пузырьков большего диапазона размеров, позволяя создать сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое, получить высокую микротвердость, уменьшить высоту микронеровностей, размер зерен и сформировать необходимый фазовый состав.To achieve the specified technical result in the proposed method of processing, a deforming element of a spherical shape, which plastically deforms and strengthens the surface layer of the workpiece, is fed and pressed with some force to the workpiece cylindrical or end surface. The use of amplitude- or frequency-modulated ultrasonic vibrations significantly reduces the deformation forces required to obtain equivalent deformations, lower the contact temperature and improve heat removal from the treatment zone due to the involvement in the cavitation processes arising in the coolant in contact zones of larger air bubbles of a larger size range , allowing you to create compressive residual stresses in the surface layer, to obtain high microhardness, to reduce the height of microroughness Te, grain size and form the necessary phase composition.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в наложении на используемый деформирующий элемент сферической формы и на подаваемую через осевой канал в акустическом концентраторе СОЖ амплитудно- или частотно-модулированных колебаний ультразвуковой частоты. При этом деформирующий элемент, обладающий более высокой твердостью по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки, устанавливается вдоль оси заготовки на опорные шарики. Это позволяет формировать заданные физико-механические параметры поверхностного слоя обработанной детали, а также увеличить производительность до 2 раз при сохранении или улучшении требуемых параметров качества поверхностного слоя обработанной детали.Distinctive features of the proposed method lie in the imposition on the used deforming element of a spherical shape and on the amplitude or frequency-modulated oscillations of ultrasonic frequency supplied through the axial channel in the acoustic coolant concentrator. In this case, a deforming element having a higher hardness compared with the hardness of the material of the workpiece being machined is installed along the axis of the workpiece on the support balls. This allows you to generate the specified physicomechanical parameters of the surface layer of the machined part, as well as increase productivity up to 2 times while maintaining or improving the required quality parameters of the surface layer of the machined part.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of implementation is as follows.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом, на котором представлена схема обработки поверхностным пластическим деформированием. На схеме обозначены:The proposed method is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the processing of surface plastic deformation. The diagram indicates:

1 - заготовка;1 - blank;

2 - деформирующий элемент;2 - deforming element;

3 - опорные шарики;3 - supporting balls;

4 - держатель;4 - holder;

5 - акустический концентратор;5 - acoustic hub;

VЗ - скорость вращения заготовки;V З - rotation speed of the workpiece;

VД - скорость вращения деформирующего элемента;V D - the speed of rotation of the deforming element;

УЗ-колебания - ультразвуковые колебания, модулированные по амплитуде или частоте;Ultrasound vibrations - ultrasonic vibrations modulated in amplitude or frequency;

СОЖ - смазочно-охлаждающая жидкость.Coolant - cutting fluid.

Сущность изобретения состоит в том, что обработку цилиндрических или торцовых поверхностей вращающейся со скоростью VЗ заготовки 1 ведут деформирующим элементом 2 сферической формы, имеющим более высокую твердость по сравнению с твердостью обрабатываемого материала и удерживаемым держателем 4 и установленным на опорных шариках 3 в акустическом концентраторе 5, через осевой канал которого в зону обработки подводится СОЖ, при этом деформирующему элементу и СОЖ сообщают амплитудно- или частотно-модулированные колебания ультразвуковой частоты.The essence of the invention lies in the fact that the processing of cylindrical or end surfaces of a rotating workpiece 1 with a speed V 3 is carried out by a spherical deforming element 2 having a higher hardness compared to the hardness of the material being processed and held by the holder 4 and mounted on the supporting balls 3 in the acoustic concentrator 5 , through the axial channel of which coolant is supplied to the treatment zone, while the deforming element and coolant are informed by amplitude or frequency-modulated oscillations of the ultrasonic part Toty.

Claims (1)

Способ поверхностного пластического деформирования цилиндрических или торцовых поверхностей, отличающийся тем, что осуществляют обработку вращающейся заготовки сферическим деформирующим элементом более высокой твердости по сравнению с твердостью материала обрабатываемой заготовки, установленным на опорных шариках в акустическом концентраторе, через осевой канал которого подводят смазочно-охлаждающую жидкость, при этом сообщают деформирующему элементу и смазочно-охлаждающей жидкости амплитудно- или частотно-модулированные колебания ультразвуковой частоты. The method of surface plastic deformation of cylindrical or end surfaces, characterized in that the processing of the rotating workpiece with a spherical deforming element of higher hardness compared to the hardness of the material of the workpiece, mounted on the support balls in an acoustic concentrator, through which axial channel coolant is supplied, this informs the deforming element and the cutting fluid the amplitude- or frequency-modulated ultrasonic frequency bath.
RU2013148354/02A 2013-10-29 2013-10-29 Method of surface plastic deformation RU2548848C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013148354/02A RU2548848C1 (en) 2013-10-29 2013-10-29 Method of surface plastic deformation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013148354/02A RU2548848C1 (en) 2013-10-29 2013-10-29 Method of surface plastic deformation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2548848C1 true RU2548848C1 (en) 2015-04-20
RU2013148354A RU2013148354A (en) 2015-05-10

Family

ID=53283329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013148354/02A RU2548848C1 (en) 2013-10-29 2013-10-29 Method of surface plastic deformation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2548848C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018172584A1 (en) * 2017-03-21 2018-09-27 Universitat Politècnica De Catalunya Ultrasonic vibration-assisted ball burnishing tool

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5826453A (en) * 1996-12-05 1998-10-27 Lambda Research, Inc. Burnishing method and apparatus for providing a layer of compressive residual stress in the surface of a workpiece
FR2871399A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-16 Snecma Moteurs Sa Damaged metallic blade repairing method for e.g. jet engine, involves replacing damaged part of blade by replacement parts that are welded using welding seams burnished with tool having movable ball unit applying pressure on seams
RU2423220C1 (en) * 2009-10-30 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5826453A (en) * 1996-12-05 1998-10-27 Lambda Research, Inc. Burnishing method and apparatus for providing a layer of compressive residual stress in the surface of a workpiece
FR2871399A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-16 Snecma Moteurs Sa Damaged metallic blade repairing method for e.g. jet engine, involves replacing damaged part of blade by replacement parts that are welded using welding seams burnished with tool having movable ball unit applying pressure on seams
RU2423220C1 (en) * 2009-10-30 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018172584A1 (en) * 2017-03-21 2018-09-27 Universitat Politècnica De Catalunya Ultrasonic vibration-assisted ball burnishing tool

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013148354A (en) 2015-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ambrosy et al. An experimental study of cryogenic machining on nanocrystalline surface layer generation
Kumar et al. Modified shot peening processes—A review
Krechetov et al. The study of multiradius roller running process
RU2548848C1 (en) Method of surface plastic deformation
RU2423220C1 (en) Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation
RU2503532C1 (en) Method of combined processing by turning and surface plastic deformation
RU2458777C2 (en) Method of part surface hardening by burnishing
RU2495741C1 (en) Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation
RU2666205C1 (en) Method of surface plastic deformation
Singh et al. Effect of process parameters on micro hardness of mild steel processed by surface grinding process
RU2558311C2 (en) Machining of low-stiffness complex-profile part blanks
JP2016130581A (en) Slide component and its manufacturing method
Grigoriev et al. Characterization of microrelief forming on the hardened steel surface with ultrasonic reinforcing burnishing processing
Lertphokanont et al. Micro-structuring on Cylindrical Inner Surface using Whirling Electrical Discharge Texturing
Neagoe et al. Experimental Researches on the Limit Angle of Conical Parts Manufactured by Single Stage Incremental Forming on CNC Lathes
RU2464155C1 (en) Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation
RU2464154C1 (en) Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation
RU2458778C2 (en) Method of nanorelief formation on part surfaces by two-pass by burnishing
JP2011235409A (en) Machining method for sliding surface and cast iron material
RU2464153C1 (en) Method of combined processing by grinding and surface plastic deformation
RU2339499C2 (en) Method of regular microrelief formation on surface of stocks by means of surface plastic forming
RU2329131C2 (en) Method of regular microrelief creation on cylindrical billets
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU160610U1 (en) DEVICE FOR SUBMITTING LUBRICANT COOLING FLUID FOR FLAT SURFACE GRINDING OF PARTS FROM FRAGILE NON-METAL MATERIALS
RU2482954C2 (en) Tool for burnishing inner surfaces of revolution

Legal Events

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

Effective date: 20151030