RU2557377C2 - Ролик обкатной мультирадиусный - Google Patents

Ролик обкатной мультирадиусный Download PDF

Info

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
Application number
RU2013135795/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013135795A (ru
Inventor
Валерий Юрьевич Блюменштейн
Андрей Александрович Кречетов
Максим Сергеевич Махалов
Олег Александрович Останин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ)
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 "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ)
Priority to RU2013135795/02A priority Critical patent/RU2557377C2/ru
Publication of RU2013135795A publication Critical patent/RU2013135795A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2557377C2 publication Critical patent/RU2557377C2/ru

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 l = 1,2 2 ( R п р 1 + R п р 2 2 )
Figure 00000004
, 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 l = 1,2 2 ( R п р 1 + R п р 2 2 )
Figure 00000001
, 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.
Расстояние между вершинами ДЭ вдоль оси ролика составляет l = 1,2 2 ( R п р 1 + R п р 2 2 )
Figure 00000002
, где
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∂112.
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∂223.
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∂334.
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=-(Δ1223).
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)

  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
    Figure 00000003
    , где
    Rпр1 - профильный радиус первого деформирующего элемента;
    Rпр2 - профильный радиус второго деформирующего элемента.
RU2013135795/02A 2013-07-30 2013-07-30 Ролик обкатной мультирадиусный RU2557377C2 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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