RU2557377C2 - Ролик обкатной мультирадиусный - Google Patents
Ролик обкатной мультирадиусный Download PDFInfo
- Publication number
- RU2557377C2 RU2557377C2 RU2013135795/02A RU2013135795A RU2557377C2 RU 2557377 C2 RU2557377 C2 RU 2557377C2 RU 2013135795/02 A RU2013135795/02 A RU 2013135795/02A RU 2013135795 A RU2013135795 A RU 2013135795A RU 2557377 C2 RU2557377 C2 RU 2557377C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- roller
- profile
- processing
- radius
- rollers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии обработки металлов давлением, в частности к упрочняющей обработке деталей машин поверхностным пластическим деформированием обкатными роликами. На рабочей поверхности ролика последовательно расположены от 2 до 10 деформирующих элементов с профильным радиусом 0,5…5 мм, смещенных относительно друг друга в радиальном направлении на величину 0,01…0,1 мм, как к оси ролика, так и от нее. Расстояние между вершинами упомянутых деформирующих элементов вдоль оси ролика составляет
, где Rпр1 - профильный радиус первого деформирующего элемента; Rпр2 - профильный радиус второго деформирующего элемента. В результате расширяются технологические возможности. 3 ил.
Description
Изобретение относится к технологии обработки металлов давлением, в частности к упрочняющей обработке деталей машин поверхностным пластическим деформированием (ППД) обкатными роликами.
Известны конструкции обкатных роликов торовой формы для осуществления ППД (ГОСТ 16344-70. Ролики обкатные. Конструкция и размеры).
Все эти ролики имеют профиль рабочей поверхности, выполненный в виде радиуса постоянной величины - профильного радиуса ролика (Rпр).
По ГОСТ 16344-70 ролики торовой формы изготавливаются с Rпр величиной от 1,6 до 16 мм.
В процессе обработки ППД ролик рабочей частью прижимается к поверхности детали с некоторым усилием Р (по упругой схеме обработки) или с некоторым натягом hд (по жесткой схеме обработки). Вращение (nр) ролику сообщается посредством вращения детали n. Ролик перемещается вдоль оси детали с некоторой подачей S, в результате чего перед ним образуется волна пластически деформированного металла (фиг.1).
При внедрении ролика в зоне контакта возникает асимметричный очаг деформации (ОД) ABCDEFG, характеризуемый передней внеконтактной поверхностью пластической волны (АВС), поверхностью контакта (CDE), a также задней внеконтактной поверхностью (EF). Геометрические размеры и кривизна поверхностей ОД определяются свойствами обрабатываемого материала, а также параметрами режима обработки (фиг.2).
Вследствие деформации частицы металла в ОД перемещаются вдоль некоторых линий тока (ЛТ), формируя упрочненный слой некоторой толщины (фиг.2). Начальные параметры механического состояния металла, которые частицы имели до входа в ОД, трансформируются в накопленные к моменту выхода.
В процессе перемещения вдоль ЛТ частицы металла испытывают непрерывно изменяющееся напряженное состояние, которое в совокупности может быть описано величиной гидростатического давления (величина среднего нормального напряжения, взятая с обратным знаком). При этом происходит непрерывное накопление деформации и исчерпание запаса пластичности частицами металла, которые оцениваются соответственно степенью деформации сдвига Λ и степенью исчерпания запаса пластичности Ψ.
В результате обработки формируется поверхностный слой, оцениваемый совокупностью параметров качества, ключевыми из которых при обработке ППД являются:
- степень упрочнения, (%);
- глубина упрочнения, (мм);
- градиент упрочнения, (МПа/мм).
Конструкции роликов по ГОСТ 16344-70 позволяют в зависимости от исходных свойств металла детали, условий и технологических режимов обработки ППД получать поверхностный слой (ПС) с определенными параметрами механического состояния металла.
Стремление к повышению параметров качества ПС приводит к необходимости интенсификации процесса ППД через изменение режимов обработки и увеличение таким образом объема ОД. Однако известно, что, например, величина допустимого действительного внедрения роликов по ГОСТ 16344-70 при ППД в зависимости от свойств обрабатываемого металла не превышает значений 0,05-0,15 мм - в этом отношении способы ППД имеют предел, обусловленный в первую очередь пластическими свойствами обрабатываемого металла.
При превышении этих значений полностью исчерпывается запас пластичности и происходит разрушение металла в районе вершины пластической волны (точка C на фиг.2) и, как следствие, обработанной поверхности.
Таким образом, доступный диапазон изменения достигаемых при обработке ППД параметров механического состояния ПС ограничен как исходными свойствами металла детали, так и допустимым диапазоном изменения технологических параметров режима обработки, к которым относится и форма профиля обкатного ролика.
Так, например, для обработки ППД заготовки из стали 45 в состоянии поставки роликами по ГОСТ 16344-70 наибольшая степень упрочнения, достижимая без разрушения ПС, составляет 30-40%, наибольшая глубина упрочнения при этом в зависимости от режимов обработки составляет 3-4 мм.
Из представленного примера следует, что недостатком обкатных роликов известной конструкции является недостижимость больших по величине параметров механического состояния ПС, например, степени упрочнения 45-50% без разрушения ПС детали.
Техническим результатом изобретения является расширение возможностей обработки ППД и диапазона достижимых параметров механического состояния металла ПС, за счет применения деформирующего ролика со специальной формой профиля рабочей поверхности.
Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в ролике обкатном мультирадиусном, включающем профиль рабочей поверхности, выполненный в виде радиуса постоянной величины, согласно изобретению профиль рабочей поверхности представляет собой комбинацию последовательно расположенных деформирующих элементов в количестве от 2 до 10 с профильным радиусом 0,5…5 мм, выполненных в виде радиусов постоянной величины, расположенных относительно друг друга со смещением в радиальном направлении на величину 0,01…0,1 мм как к оси ролика, так и от нее, а расстояние между вершинами деформирующих элементов вдоль оси ролика составляет
, где
Rпр1 - профильный радиус первого деформирующего элемента;
Rпр2 - профильный радиус второго деформирующего элемента.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан процесс обработки ППД роликом, взятым за прототип, на фиг.2 - возникновение очага деформации при обработке ППД роликом, взятым за прототип, на фиг.3 - конструкция ролика обкатного из 4 инденторов.
Профиль рабочей поверхности ролика обкатного мультирадиусного представляет собой комбинацию последовательно расположенных деформирующих элементов в количестве от 2 до 10 с профильным радиусом 0,5…5 мм. Рассмотрим на примере конструкции ролика обкатного мультирадиусного из 4 инденторов. Ролик обкатной мультирадиусный перемещается вдоль оси детали с некоторой подачей S.
Rпр1 - профильный радиус первого деформирующего элемента;
Rпр2 - профильный радиус второго деформирующего элемента.
Деформирующий элемент, первым входящий в контакт с исходным (необработанным) поверхностным слоем 3 детали 2, имеет некоторый профильный радиус Rпр1=0,5…5 мм и двигается относительно поверхностного слоя 3 с некоторым натягом h∂1=0,01…0,1 мм. В результате возникает ОД, по форме и размерам типичный для ППД роликом-прототипом.
Второй деформирующий элемент также имеет некоторый профильный радиус Rпр2=0,5…5 мм и радиальное смещение относительно 1-го элемента в направлении от оси ролика на некоторую величину в пределах Δ12=0,01…0,1 мм. Таким образом, натяг 2-го элемента относительно поверхности составляет h∂2=h∂1+Δ12.
Второй ДЭ формирует свой ОД, передняя внеконтактная зона которого совпадает с задней внеконтактной зоной ОД от первого ДЭ. Таким образом, в зоне между 1-м и 2-м ДЭ происходит изменение схемы напряженного состояния, которое приводит к смене знака пластической деформации и трансформации механического состояния частиц металла при переходе от одного ДЭ к другому.
Этот же эффект наблюдается во всех зонах, расположенных между соседними деформирующими элементами.
Третий деформирующий элемент, как и предыдущие, имеет профильный радиус Rпр3=0,5…5 мм и радиальное смещение относительно 2-го элемента в направлении от оси ролика на величину Δ23=0,01…0,1 мм. Таким образом, натяг 3-го элемента относительно поверхности составил h∂3=h∂2+Δ23.
Четвертый деформирующий элемент также имеет профильный радиус Rпр4=0,5…5 мм и некоторое радиальное смещение величиной в пределах Δ12=0,01…0,1 мм относительно 3-го элемента в обратную сторону, т.е. в направлении к оси ролика величиной Δ34. Таким образом, натяг 3-го элемента относительно поверхности составил h∂4=h∂3-Δ34.
С точки зрения стабильности положения ролика относительно обрабатываемой поверхности, т.е. для снижения сил, вызывающих перекос ролика, натяг последнего ДЭ должен быть идентичным натягу первого ДЭ, т.е. h∂1=h∂4. Таким образом, смещение 4-го ДЭ (в обратном направлении) должно составлять Δ34=-(Δ12+Δ23).
В результате описанной выше конструкции профиля рабочей части металл поверхностного слоя детали при обработке, находясь в условиях сложного напряженного состояния, испытывает пластическую деформацию с неоднократной сменой знака, что приводит к частичному залечиванию дефектов и восстановлению запаса пластичности металла в зонах смены знака деформации.
Результаты исследований показали, что при обработке роликом представленной конструкции накопление деформации и исчерпание запаса пластичности происходит волнообразно, число и расположение «волн» соответствует числу ДЭ. При этом накапливаются значительно меньшие значения исчерпания запаса пластичности Ψ=0,02…0,3, в то время как при обработке деталей ППД роликами по ГОСТ 16344-70 с профильным радиусом Rпр=1,6…10 мм, значения степени исчерпания запаса пластичности находятся в диапазоне Ψ=0,1…0,9.
Проведенные исследования показывают, что описанная выше конструкция профиля рабочей части обкатного ролика позволяет накапливать большие значения деформаций без разрушения ПС и увеличить максимально достижимые значения параметров механического состояния металла ПС при обработке.
Claims (1)
- Ролик обкатной с рабочей поверхностью, имеющей радиус постоянной величины, отличающийся тем, что на рабочей поверхности ролика последовательно расположены от 2 до 10 деформирующих элементов с профильным радиусом 0,5…5 мм, смещенных относительно друг друга в радиальном направлении на величину 0,01…0,1 мм, как к оси ролика, так и от нее, при этом расстояние между вершинами упомянутых деформирующих элементов вдоль оси ролика составляет , где
Rпр1 - профильный радиус первого деформирующего элемента;
Rпр2 - профильный радиус второго деформирующего элемента.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135795/02A RU2557377C2 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Ролик обкатной мультирадиусный |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135795/02A RU2557377C2 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Ролик обкатной мультирадиусный |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013135795A RU2013135795A (ru) | 2015-02-10 |
RU2557377C2 true RU2557377C2 (ru) | 2015-07-20 |
Family
ID=53281556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013135795/02A RU2557377C2 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Ролик обкатной мультирадиусный |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2557377C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666205C1 (ru) * | 2017-12-19 | 2018-09-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ поверхностного пластического деформирования |
RU2673896C1 (ru) * | 2017-03-16 | 2018-12-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Ролик обкатной |
RU2758713C1 (ru) * | 2021-01-14 | 2021-11-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ поверхностного пластического деформирования наружных поверхностей тел вращения |
RU2792331C1 (ru) * | 2022-08-12 | 2023-03-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Сборный сложнопрофильный инструмент для поверхностного пластического деформирования |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1346411A1 (ru) * | 1983-05-26 | 1987-10-23 | В.С.Козлов | Ролик дл упрочн юще-чистовой обработки и образовани масл ных карманов |
JPS6445569A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-20 | Hitachi Metals Ltd | Backing-up roller for working of roll |
SU1816671A1 (en) * | 1990-02-28 | 1993-05-23 | Novgorodskij Politekhn I | Knurling roller |
-
2013
- 2013-07-30 RU RU2013135795/02A patent/RU2557377C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1346411A1 (ru) * | 1983-05-26 | 1987-10-23 | В.С.Козлов | Ролик дл упрочн юще-чистовой обработки и образовани масл ных карманов |
JPS6445569A (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-20 | Hitachi Metals Ltd | Backing-up roller for working of roll |
SU1816671A1 (en) * | 1990-02-28 | 1993-05-23 | Novgorodskij Politekhn I | Knurling roller |
SU1816668A1 (en) * | 1990-02-28 | 1993-05-23 | Novgorodskij Politekhn I | Knurling capstan |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2673896C1 (ru) * | 2017-03-16 | 2018-12-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Ролик обкатной |
RU2666205C1 (ru) * | 2017-12-19 | 2018-09-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ поверхностного пластического деформирования |
RU2758713C1 (ru) * | 2021-01-14 | 2021-11-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ поверхностного пластического деформирования наружных поверхностей тел вращения |
RU2792331C1 (ru) * | 2022-08-12 | 2023-03-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Сборный сложнопрофильный инструмент для поверхностного пластического деформирования |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013135795A (ru) | 2015-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mori et al. | Slight clearance punching of ultra-high strength steel sheets using punch having small round edge | |
RU2557377C2 (ru) | Ролик обкатной мультирадиусный | |
AU2014202812B2 (en) | A tool for cold rolling sheet material | |
KR101747017B1 (ko) | 길이 방향으로 단면 형상이 변화되는 형강의 제조 방법 및 롤 성형 장치 | |
AU2008322769B2 (en) | Sheet of cold material and method and tool for its manufacture | |
RU2530600C1 (ru) | Ролик обкатной двухрадиусный | |
RU2529335C1 (ru) | Ролик обкатной комбинированный | |
KR20120127974A (ko) | 관형 금속재료의 결정립 미세화 방법 | |
KR20140062390A (ko) | 관형 금속재료의 결정립 미세화 방법 | |
JPWO2014188599A1 (ja) | 鋼管の製造方法 | |
EP3342497B1 (en) | Method for manufacturing a diaphragm bellows member | |
RU2629417C1 (ru) | Деформирующий инструмент ротационной вытяжки осесимметричных оболочек из высокоуглеродистых и легированных сталей | |
US3656332A (en) | Metal working | |
WO2016175179A1 (ja) | 圧延加工装置、湾曲加工方法、湾曲加工材料 | |
RU170342U1 (ru) | Деформирующая клеть | |
Satheesh Kumar et al. | Finite element analysis of constrained groove pressing of pure aluminum sheets | |
RU2491144C2 (ru) | Способ изготовления полых цилиндрических изделий | |
JP5669409B2 (ja) | 金属帯のエッジ処理方法 | |
RU2673896C1 (ru) | Ролик обкатной | |
RU2462327C2 (ru) | Способ получения металлических втулок с градиентно-упрочненной структурой | |
RU2456131C1 (ru) | Способ порезки полосы | |
RU2087218C1 (ru) | Прокатный валок | |
RU2415728C1 (ru) | Статико-импульсный давильный инструмент | |
JP6340293B2 (ja) | 中空品の製造方法 | |
JP2007136527A (ja) | 面内曲げ加工性に優れた鋼板及び鋼板の面内曲げ加工方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20150123 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20150401 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150823 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180425 |