RU2643285C1 - Method of thermomechanical hardening of articles - Google Patents

Method of thermomechanical hardening of articles Download PDF

Info

Publication number
RU2643285C1
RU2643285C1 RU2017109503A RU2017109503A RU2643285C1 RU 2643285 C1 RU2643285 C1 RU 2643285C1 RU 2017109503 A RU2017109503 A RU 2017109503A RU 2017109503 A RU2017109503 A RU 2017109503A RU 2643285 C1 RU2643285 C1 RU 2643285C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
splined
axial
heads
bushings
Prior art date
Application number
RU2017109503A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Арутюнович Агасьянц
Сергей Викторович Крылов
Наталья Сергеевна Кудрявцева
Евгений Петрович Михайлов
Original Assignee
Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт материалов" (АО "ЦНИИМ")
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 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт материалов" (АО "ЦНИИМ") filed Critical Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт материалов" (АО "ЦНИИМ")
Priority to RU2017109503A priority Critical patent/RU2643285C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2643285C1 publication Critical patent/RU2643285C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: axial stretch force Pax1 is applied to a heated shaft 1 having splined heads through split bushings 2 and having a value required only for correction of shaft curvature obtained during its heating and alignment of axes of splined heads and splined bushings 3. The spring-loaded splined bushings 3 are supplied to end face of the shaft heads 1 which have reciprocating motion n at shaft ends but do not perform axial movement. When the shaft splines and bushing are matched, the spring-loaded bushing 3 resiliently jumps onto the head, then higher force P1 is applied thereto for complete conjugation of the splined bushings and the splined shaft heads, and then torque Mt is applied to the lower splined bushing 3 which is necessary for torsion deformation by twisting, axial force Pax2 exceeding the value of the force Pax1 and necessary for axial deformation of the shaft with the required elongation and a degree of deformation of 0.5-1.0% is applied to the split bushings 2. In this case, the lower split sleeves 2 move downward at a certain speed Vax.p. on length Δl (the required shaft extension), which allows to maintain the axial tensile force at all time of twisting.
EFFECT: improvement of quality of strengthened products and stability of thermomechanical hardening process.
3 dwg

Description

Изобретение относится к упрочнению изделий, преимущественно валов со шлицевыми головками, и предназначено для обработки деталей, работающих на статическое и циклическое кручение.The invention relates to the hardening of products, mainly shafts with splined heads, and is intended for the processing of parts operating on static and cyclic torsion.

Из авторского свидетельства SU 406916, МПК C21D 8/00, опубл. 1971 г. известен способ обработки изделий, включающий их термомеханическую (низко- или высокотемпературную) обработку с использованием деформации кручением, финишную механическую обработку (чистовое шлифование, хонингование и др.), поверхностный наклеп, например, путем обкатки роликами, обдувкой дробью и холодную деформацию кручением (заневоливание). Направление деформации кручением как горячей, так и холодной, совпадает с приложением рабочих напряжений.From the copyright certificate SU 406916, IPC C21D 8/00, publ. 1971, there is a known method of processing products, including their thermomechanical (low or high temperature) processing using torsional deformation, finishing machining (fine grinding, honing, etc.), surface hardening, for example, by rolling by rollers, shot blasting and cold deformation torsion (gritting). The direction of torsion deformation, both hot and cold, coincides with the application of operating stresses.

Однако при обработке по известному способу длинномерных изделий с соотношением длины к диаметру более 8-10, деформация при кручении неравномерно распределяется по длине детали вследствие как имеющегося коробления исходного изделия, так и коробления, возникающего при кручении детали.However, when processing according to the known method of lengthy products with a ratio of length to diameter of more than 8-10, the torsional deformation is unevenly distributed along the length of the part due to both the existing warpage of the original product and the warping arising from torsion of the part.

Известен способ упрочнения изделий, описанный в авторском свидетельстве SU 1013501, МПК C21D 8/00, опубл. 1983 г., согласно которому для упрочнения изделий, работающих на статическое и циклическое кручение, производят их термомеханическую обработку с использованием деформации кручением, механическую обработку, поверхностный наклеп и холодную деформацию кручением. Одновременно с деформацией кручением при термомеханической обработке осуществляют осевую деформацию растяжением со степенью деформации 0,5-1,0%.A known method of hardening products described in the copyright certificate SU 1013501, IPC C21D 8/00, publ. 1983, according to which, for hardening of products working on static and cyclic torsion, they are thermomechanically processed using torsion deformation, machining, surface hardening and cold torsion deformation. Simultaneously with torsion deformation during thermomechanical processing, axial deformation is carried out by tension with a degree of deformation of 0.5-1.0%.

Недостатком известного способа является то, что при приложении осевого усилия растяжения одновременно с деформацией кручением материал детали уже находится в пластическом состоянии от кручения, и осевая деформация сразу достигает требуемой величины 0,5-1,0%. Дальнейшее кручение происходит без удлинения детали, т.е. без ее растяжения, в результате чего возникает коробление детали, а в отдельных случаях - неравномерное распределение деформации кручением по длине, что ухудшает качество изделия. Кроме того, в описании вышеуказанного способа отсутствуют сведения о том, каким образом к детали прикладывается усилие осевого растяжения и кручения, что является не маловажным с точки зрения сохранения формы готового изделия, имеющего шлицевые головки.The disadvantage of this method is that when an axial tensile force is applied simultaneously with torsional deformation, the material of the part is already in a plastic state from torsion, and axial deformation immediately reaches the required value of 0.5-1.0%. Further torsion occurs without elongation of the part, i.e. without tension, resulting in warpage of the part, and in some cases, uneven distribution of torsion strain along the length, which affects the quality of the product. In addition, in the description of the above method, there is no information about how axial tensile and torsional forces are applied to the part, which is not unimportant from the point of view of maintaining the shape of the finished product having spline heads.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, т.е. прототипом, является способ термомеханического упрочнения изделий, преимущественно валов со шлицевыми головками, описанный в авторском свидетельстве SU 1686010, МПК C21D 8/00, опубл. 1991 г. Согласно известному способу к нагретому валу с помощью разрезных втулок прикладывают осевое усилие натяжения, после чего осуществляют сопряжение шлицевых головок вала со шлицевыми втулками. Сопряжение головок вала со шлицевыми втулками производят, сообщая последним одновременно осевое перемещение к шлицевым головкам вала и возвратно-вращательное движение вокруг своей оси. Шлицевые втулки при этом перемещают в осевом направлении с усилием 5-10 кГ, которое затем увеличивают в 5-10 раз, а возвратно-вращательное движение шлицевых втулок осуществляют с частотой крутильных колебаний, определяемой из выражения:The closest in technical essence and the achieved result, i.e. the prototype is a method of thermomechanical hardening of products, mainly shafts with splined heads, described in the copyright certificate SU 1686010, IPC C21D 8/00, publ. 1991. According to the known method, an axial tension force is applied to the heated shaft using split sleeves, after which the spline shaft heads are coupled to the spline sleeves. The coupling of the shaft heads with splined bushings is carried out, informing the latter at the same time of axial movement to the splined shaft heads and the reverse-rotational movement around its axis. In this case, the spline bushings are moved in the axial direction with a force of 5-10 kg, which is then increased by 5-10 times, and the rotational movement of the spline bushings is carried out with a frequency of torsional vibrations, determined from the expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где f - частота крутильных колебаний шлицевых втулок, с-1;where f is the frequency of torsional vibrations of the spline bushings, s -1 ;

s - скорость осевого перемещения шлицевых втулок, мм/с;s is the axial speed of the spline bushings, mm / s;

k - коэффициент, равный 0,10-0,25 мм-1.k is a coefficient equal to 0.10-0.25 mm -1 .

После полного сопряжения шлицевых втулок со шлицевыми головками упрочняемого вала производят его закручивание шлицевыми втулками с одновременным приложением усилия растяжения через галтельные участки вала с помощью разрезных втулок. Способ позволяет осуществлять высокотемпературную термомеханическую обработку с деформацией кручением и растяжением готовых шлицевых валов без нарушения формы и размеров нагретой детали.After complete coupling of the spline bushings with the spline heads of the hardened shaft, it is twisted by spline bushings with the simultaneous application of tensile forces through the fillet sections of the shaft using split bushings. The method allows for high-temperature thermomechanical treatment with torsional deformation and tension of the finished splined shafts without disturbing the shape and dimensions of the heated part.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что приложение осевых растягивающих усилий равной величины как при сопряжении шлицевых втулок со шлицевыми головками вала, так и при деформации кручением, приводит к осевой деформации вала до необходимого удлинения уже при сопряжении головок вала со шлицевыми втулками, в результате чего деформация кручением происходит практически без осевого растяжения, что, в свою очередь, приводит к короблению вала и неравномерному распределению деформации кручением по длине детали. Кроме того, при движении колеблющихся шлицевых втулок и при их соприкосновении с торцом шлицевых головок выдерживается минимальное усилие 7-10 кг, достаточное для проворота втулок и попадания втулок в шлицы головок вала, только в начальный момент, когда пружина, подпирающая втулку, сжата с усилием 7-10 кг, при дальнейшем движении шлицевой втулки в отдельных случаях непопадания шлицев, это усилие резко возрастает, что приведет к заклиниванию втулки от проворота и будет препятствовать сопряжению шлицевой втулки и шлицевой головки вала.The disadvantage of this method, adopted as a prototype, is that the application of axial tensile forces of equal magnitude when pairing spline bushings with splined shaft heads, and during torsional deformation, leads to axial deformation of the shaft to the required elongation even when pairing the shaft heads with splined bushings As a result, torsional deformation occurs practically without axial tension, which, in turn, leads to shaft warping and uneven distribution of torsional deformation along the length of the part. In addition, when the oscillating spline bushings move and when they come into contact with the end of the spline heads, a minimum force of 7-10 kg is maintained, sufficient to rotate the bushings and hit the bushings in the splines of the shaft heads, only at the initial moment when the spring supporting the sleeve is compressed with force 7-10 kg, with further movement of the splined sleeve in some cases of splines missing, this force increases sharply, which will lead to jamming of the sleeve from rotation and will interfere with the pairing of the splined sleeve and splined shaft head.

Настоящее изобретение направлено на исключение вышеперечисленных недостатков, а именно на повышение качества получаемых изделий и стабильности процесса термомеханического упрочнения.The present invention is aimed at eliminating the above disadvantages, namely, improving the quality of the products and the stability of the thermomechanical hardening process.

Для решения поставленной задачи в способе термомеханического упрочнения изделий, преимущественно валов со шлицевыми головками, включающем осевое натяжение нагретого вала с помощью разрезных втулок, сопряжение шлицевых головок вала со шлицевыми втулками путем сообщения последним осевого перемещения и возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, последующую деформацию вала осевым растяжением и кручением, согласно изобретению в процессе осевого натяжения к нагретому валу прикладывают осевое растягивающее усилие правки, величина которого необходима и достаточна для исправления кривизны вала после нагрева и совмещения осей шлицевых головок вала и шлицевых втулок.To solve the problem in the method of thermomechanical hardening of products, mainly shafts with splined heads, including the axial tension of the heated shaft using split sleeves, pairing the splined shaft heads with splined sleeves by communicating the last axial displacement and rotational motion around its axis, subsequent shaft deformation axial tension and torsion, according to the invention, in the process of axial tension, an axial tensile force of dressing is applied to the heated shaft, and which is necessary and sufficient to correct the curvature of the shaft after heating and alignment axes heads splined shaft and splined sleeves.

Другим отличием заявляемого способа является то, что для осуществления сопряжения шлицевых головок вала со шлицевыми втулками сначала к торцу головок вала подводят подпружиненные шлицевые втулки, которым сообщают возвратно-вращательное движение без осевого перемещения, а осевое перемещение шлицевых втулок начинают только после попадания шлицев головок вала в шлицы втулок и завершают до полного сопряжения головки вала и втулки.Another difference of the proposed method is that to pair the spline shaft heads with the spline bushings, spring-loaded spline bushings are first brought to the end of the shaft heads, which are told to rotate back and forth without axial movement, and the axial movement of the spline bushings begins only after the splines of the shaft heads enter the splines of the bushings and complete until the pairing of the shaft head and the sleeve.

Еще одно отличие заявляемого изобретения заключается в том, что при деформации кручением осевое растяжение увеличивают до величины, обеспечивающей осевую деформацию вала с помощью разрезных втулок, которым сообщают осевое перемещение со скоростью, определяемой из выражения:Another difference of the claimed invention lies in the fact that during torsional deformation, the axial tension is increased to a value that ensures axial deformation of the shaft using split sleeves, which report axial displacement at a speed determined from the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Voc.p. - скорость осевого перемещения разрезных втулок во время закручивания вала, мм/мин;where V oc.p. - the axial speed of the split sleeves during the twisting of the shaft, mm / min;

Δl - необходимое удлинение вала, мм;Δl is the required shaft elongation, mm;

K - частота закручивания вала, об/мин;K - shaft twisting frequency, rpm;

N - количество оборотов закручивания вала, об.N is the number of revolutions of the twisting of the shaft, about.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое изобретение отличается последовательностью и режимами выполнения операций, а также иным условием выполнения операции сопряжения шлицевых головок вала со шлицевыми втулками, принципиально разными по величине осевого усилия натяжения вала при сопряжении шлицевых втулок и при кручении вала, а также строго регламентированной по величине скоростью перемещения разрезных втулок в процессе кручения.Comparative analysis with the prototype shows that the claimed invention is distinguished by the sequence and modes of operations, as well as another condition for the operation of pairing the spline shaft heads with spline bushings, fundamentally different in magnitude of the axial force of the shaft tension when pairing the spline bushings and when the shaft is twisted, and also strictly regulated by the magnitude of the speed of movement of split sleeves in the process of torsion.

Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время неизвестен, способ термомеханического упрочнения изделий, преимущественно валов со шлицевыми головками, обладающий такой же совокупностью существенных признаков, что и предлагаемый. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".A patent search showed that it is currently unknown, a method of thermomechanical hardening of products, mainly shafts with splined heads, which has the same set of essential features as the proposed one. Thus, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

При изучении уровня техники, известного в данной области техники, признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".When studying the level of technology known in the art, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified, and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "inventive step".

Прикладывание в начальный момент обработки к нагретому валу через разрезные втулки осевого усилия натяжения величиной, необходимой и достаточной для выправления в упругой области кривизны вала, обеспечивает совмещение осей шлицевых втулок и шлицевых головок вала. В то же время, при этом малом усилии не происходит преждевременной осевой пластической деформации вала, которая должна происходить только в процессе кручения вала для равномерного распределения деформации кручением по его длине.Applying at the initial moment of processing to the heated shaft through split sleeves an axial tension force of the magnitude necessary and sufficient to straighten the curvature of the shaft in the elastic region, ensures the alignment of the axes of the splined bushings and the splined shaft heads. At the same time, with this small effort, premature axial plastic deformation of the shaft does not occur, which should occur only during the torsion of the shaft for uniform distribution of torsional deformation along its length.

Подведение к торцу головок вала подпружиненных шлицевых втулок, которым сначала сообщают возвратно-вращательное движение без осевого перемещения, обеспечивает 100%-ное совмещение шлицев втулок и головок вала, в результате чего происходит «заскакивание» втулки на головку вала без ее заклинивания, а последующее осевое перемещение шлицевой втулки с необходимым усилием обеспечивает полное сопряжения ее с головкой вала.Bringing to the end of the shaft heads of the spring-loaded spline bushings, which are first informed of the rotational motion without axial movement, provides 100% alignment of the splines of the bushings and shaft heads, as a result of which the sleeve “pops up” onto the shaft head without jamming it, and the subsequent axial the movement of the splined sleeve with the necessary force ensures its full conjugation with the shaft head.

Увеличение осевого усилия растяжения при деформации кручением обеспечивает осевую пластическую деформацию вала только в процессе кручения.An increase in the axial tensile force during torsional deformation provides axial plastic deformation of the shaft only during torsion.

Движение разрезных втулок, через которые передается осевое усилие растяжения, со строго регламентированной скоростью, которая определяется из выражения (1), позволяет обеспечить наличие осевого растяжения во все время кручения и, как следствие, равномерное распределение деформации кручением по длине вала, а также исключение коробления вала в процессе кручения.The movement of the split sleeves through which the axial tensile force is transmitted, with a strictly regulated speed, which is determined from expression (1), allows for the presence of axial tension throughout the torsion time and, as a result, the uniform distribution of torsional deformation along the shaft length, as well as the elimination of warpage shaft in the process of torsion.

Все это вместе взятое позволит обеспечить повышение качества обрабатываемых изделий и стабильности процесса термомеханического упрочнения.All this taken together will provide an increase in the quality of the processed products and the stability of the thermomechanical hardening process.

Вышеизложенное доказывает, что совокупность отличительных от прототипа признаков обеспечивает возможность использования заявляемого технического решения при термомеханическом упрочнении деталей, работающих на статическое и циклическое кручение, т.е. оно соответствует критерию изобретения "промышленная применимость".The above proves that the combination of features distinctive from the prototype provides the possibility of using the claimed technical solution for thermomechanical hardening of parts working on static and cyclic torsion, i.e. it meets the criteria of the invention of "industrial applicability".

Предлагаемое изобретение схематически иллюстрируется чертежами, где на:The present invention is schematically illustrated by drawings, where:

- фиг. 1 изображено приложение усилия осевого растяжения к валу со шлицевыми головками и подведение к торцам головок подпружиненных шлицевых втулок, имеющих только возвратно-вращательное движение;- FIG. 1 shows the application of axial tensile forces to a shaft with splined heads and bringing to the ends of the heads of spring-loaded splined bushings having only a rotational motion;

- фиг. 2 - момент полного сопряжения шлицевых втулок и шлицевых головок вала;- FIG. 2 - the moment of full pairing of spline bushings and spline shaft heads;

- фиг. 3 - деформация вала осевым растяжением и кручением.- FIG. 3 - shaft deformation by axial tension and torsion.

Заявляемый способ термомеханического упрочнения изделий, преимущественно валов со шлицевыми головками, осуществляется следующим образом.The inventive method of thermomechanical hardening of products, mainly shafts with splined heads, is as follows.

К нагретому валу 1 через разрезные втулки 2 прикладывают усилие Poc1 осевого растяжения, которое имеет минимальную величину правки, необходимую только для исправления кривизны вала, полученной при его нагреве, и для совмещения осей шлицевых головок и шлицевых втулок 3. При этом усилии Poc1 осевой деформации вала не происходит (фиг. 1). An axial tensile force P oc1 is applied to the heated shaft 1 through the split sleeves 2, which has the minimum level of correction necessary only to correct the curvature of the shaft obtained by heating it, and to combine the axes of the splined heads and splined sleeves 3. The axial force P oc1 deformation of the shaft does not occur (Fig. 1).

Далее к торцу головок вала 1 подводят подпружиненные шлицевые втулки 3, которые имеют возвратно-вращательное движение n у торцов вала, но отсутствует их осевое перемещение. После одного - двух колебаний шлицевой втулки 3 происходит совмещение шлицев вала и втулки, и подпружиненная втулка 3 «заскакивает» на головку вала на небольшую длину. После этого к шлицевым втулкам прикладывают большее по величине усилие P1, необходимое для обеспечения полного сопряжения шлицевых втулок 3 и шлицевых головок вала 1 (фиг. 2).Next, spring-loaded spline sleeves 3 are fed to the end of the shaft heads 1, which have a rotational motion n at the shaft ends, but their axial movement is absent. After one or two vibrations of the spline sleeve 3, the splines of the shaft and the sleeve are combined, and the spring-loaded sleeve 3 “pops up” onto the shaft head for a short length. Thereafter splined sleeves applied more largest force P 1 necessary to ensure complete mating splined sleeves and splined shaft 3 heads 1 (FIG. 2).

Затем к нижней шлицевой втулке 3 прикладывают крутящий момент Мкр, необходимый для осуществления деформации кручением, а к разрезным втулкам 2 прикладывают осевое усилие Рос.2 растяжения, превышающее по величине усилие Poc1 и необходимое для осевой пластической деформации вала с требуемым удлинением и степенью деформации 0,5-1,0%. При этом нижние разрезные втулки 2 движутся вниз с определенной строго регламентированной скоростью Voc.p. на длине Δl (необходимое удлинение вала), что позволяет во все время закручивания поддерживать осевое усилие растяжения.Then, the torque Mkr necessary for torsion deformation is applied to the lower splined sleeve 3, and an axial tensile force P ex.2 is exerted on the split sleeves 2, exceeding the magnitude P oc1 and necessary for axial plastic deformation of the shaft with the required elongation and degree of deformation 0.5-1.0%. In this case, the lower split sleeves 2 move down with a certain strictly regulated speed V oc.p. along the length Δl (necessary shaft elongation), which allows supporting the axial tensile force during the entire twisting.

Эта скорость Voc.p. связана с параметрами кручения и определяется из выражения (1):This speed is V oc.p. connected with torsion parameters and is determined from expression (1):

Figure 00000003
Figure 00000003

где Voc.p. - скорость осевого перемещения разрезных втулок во время закручивания вала, мм/мин;where V oc.p. - the axial speed of the split sleeves during the twisting of the shaft, mm / min;

Δl - необходимое удлинение вала, мм;Δl is the required shaft elongation, mm;

K - частота закручивания вала, об/мин;K - shaft twisting frequency, rpm;

N - количество оборотов закручивания вала, об.N is the number of revolutions of the twisting of the shaft, about.

Пример.Example.

Конкретное осуществление заявляемого способа рассмотрим на примере термомеханического упрочнения вала со шлицевыми головками, который, однако, не ограничивает всех возможностей заявляемого изобретения.The specific implementation of the proposed method, we consider the example of thermomechanical hardening of a shaft with spline heads, which, however, does not limit all the possibilities of the claimed invention.

Вначале производят индукционный нагрев вала 1 до температуры 920±10°C. После этого вал передают на позицию закрутки, где сначала к галтельным участкам вала с помощью разрезных втулок 2 прикладывают осевое усилие Рос=15 кН, которое необходимо и достаточно для исправления кривизны вала после нагрева и совмещения осей шлицевых головок вала 1 и шлицевых втулок 3 (фиг. 1). Далее к торцам головок вала подводят подпружиненные с усилием 10-12 кг шлицевые втулки 3, которым сообщают возвратно-вращательное движение с частотой n=2с-1 без осуществления их осевого перемещения. При этом за 1-2 колебания шлицевых втулок происходит совмещение шлицев головок вала и шлицев втулок и подпружиненные втулки "заскакивают" на небольшую длину, равную - 10-12 мм от торца головок вала, после чего к щлицевым втулкам 3 прикладывают осевое усилие перемещения P1=120 кг и перемещают их до полного сопряжения с шлицевыми головками вала (фиг. 2).First, the induction heating of the shaft 1 is carried out to a temperature of 920 ± 10 ° C. After that, the shaft is transferred to the twist position, where first, the axial force P OS = 15 kN is applied to the fillet portions of the shaft 2, which is necessary and sufficient to correct the curvature of the shaft after heating and aligning the axes of the spline heads of the shaft 1 and the spline bushings 3 ( Fig. 1). Next, spline sleeves 3, spring-loaded with a force of 10-12 kg, are brought to the ends of the shaft heads, to which a reciprocating movement with a frequency of n = 2s -1 is reported without axial movement. In this case, for 1-2 oscillations of the splined bushings, the splines of the shaft heads and splines of the bushings are combined and the spring-loaded bushings “pop up” to a small length equal to 10-12 mm from the end of the shaft heads, after which an axial displacement force P 1 is applied to the splined bushings 3 = 120 kg and move them to the full interface with the spline shaft heads (Fig. 2).

Затем к шлицевым втулкам прикладывают крутящий момент Мкр - 1800 Н·м и увеличивают осевое усилие растяжения Poc2 до величины 30 кН, достаточной для осевой пластической деформации вала. Далее вал 1 закручивают с частотой вращения К=60 об/мин на N=5 оборотов, а разрезные втулки 2 перемещают со скоростью Voc.p=72 мм/мин на длине перемещения 6 мм, равной удлинению вала Δl, соответствующей оптимальной осевой деформации вала, равной 0,5% (фиг. 3). Скорость перемещения шлицевых втулок строго регламентирована и определяется из выражения (1):Then a torque Mkr of 1800 N · m is applied to the spline bushings and the axial tensile force P oc2 is increased to a value of 30 kN, sufficient for axial plastic deformation of the shaft. Next, the shaft 1 is twisted with a speed of K = 60 rpm by N = 5 revolutions, and the split sleeves 2 are moved with a speed of V oc.p = 72 mm / min over a travel length of 6 mm equal to the shaft elongation Δl corresponding to the optimal axial deformation a shaft equal to 0.5% (Fig. 3). The speed of movement of the spline bushings is strictly regulated and is determined from the expression (1):

Figure 00000004
Figure 00000004

Как показали исследования, при скорости перемещения разрезных втулок Voc.p,, меньшей 72 мм/мин, за время закручивания вала на пять оборотов удлинение Δl вала не достигнет 6 мм и осевая деформация вала также не достигнет своей оптимальной величины, равной 0,5%. При скорости перемещения разрезных втулок больше, чем 72 мм/мин за время закручивания вала в пять оборотов удлинение Δl вала достигнет величины 6 мм раньше, чем закончится закручивание вала и последние обороты закручивания будут происходить без осевого растяжения вала, что приводит к неравномерности распределения деформации кручения по длине вала.Studies have shown that when the speed of the split sleeves V oc.p is less than 72 mm / min, the shaft elongation Δl does not reach 6 mm and the axial deformation of the shaft does not reach its optimum value of 0.5, during the twist of the shaft by five turns % When the speed of movement of the split sleeves is greater than 72 mm / min during a five-turn shaft twist, the shaft elongation Δl will reach 6 mm earlier than the shaft twist ends and the last twist turns will occur without axial shaft tension, which leads to uneven distribution of torsion deformation along the length of the shaft.

Таким образом, осуществление термомеханического упрочнения изделий типа валов со шлицевыми головками, работающих на статическое и циклическое кручение, в соответствии с предлагаемым способом, обеспечивает 100%-ное сопряжение головок вала и шлицевых втулок, а также равномерное распределение деформации кручением по длине вала, что положительно сказывается на качестве и стабильности процесса термомеханического упрочнения.Thus, the implementation of thermomechanical hardening of products such as shafts with spline heads operating on static and cyclic torsion, in accordance with the proposed method, provides 100% conjugation of the shaft heads and spline bushings, as well as uniform distribution of torsion strain along the shaft length, which is positive affects the quality and stability of the thermomechanical hardening process.

Claims (5)

Способ термомеханического упрочнения изделий, преимущественно валов со шлицевыми головками, включающий осевое натяжение нагретого вала с помощью разрезных втулок, сопряжение шлицевых головок вала со шлицевыми втулками путем сообщения втулкам осевого перемещения и возвратно-вращательного движения вокруг своей оси, последующую деформацию вала осевым растяжением и кручением, отличающийся тем, что в процессе осевого натяжения к нагретому валу прикладывают осевое растягивающее усилие правки, величина которого обеспечивает исправление кривизны вала после нагрева и совмещения осей шлицевых головок вала и шлицевых втулок, при этом для сопряжения шлицевых головок вала со шлицевыми втулками сначала к торцу головок вала подводят подпружиненные шлицевые втулки, которым сообщают возвратно-вращательное движение без осевого перемещения, а их осевое перемещение начинают после попадания шлицев головок вала в шлицы втулок и завершают до полного сопряжения головки вала и втулки, причем при деформации кручением осевое растяжение увеличивают до величины, обеспечивающей осевую деформацию вала, с помощью разрезных втулок, которым сообщают осевое перемещение со скоростью, определяемой из выражения:The method of thermomechanical hardening of products, mainly shafts with splined heads, including the axial tension of a heated shaft using split sleeves, pairing of splined shaft heads with splined sleeves by communicating axial displacement and rotational motion around its axis to the sleeves, subsequent shaft deformation by axial tension and torsion, characterized in that in the process of axial tension, an axial tensile force of dressing is applied to the heated shaft, the value of which provides correction the curvature of the shaft after heating and alignment of the axes of the splined shaft heads and splined bushings, in order to pair the splined shaft heads with splined bushings, spring-loaded splined bushings are first brought to the end of the shaft heads to which a reciprocating rotational movement without axial movement is reported, and their axial movement begins after the splines of the shaft heads fall into the splines of the bushings and complete until the shaft head and the bush are fully mated, and when torsionally deformed, the axial tension is increased to a value that provides axial formation of the shaft, using split sleeves, which reported an axial movement at a rate determined by the formula:
Figure 00000005
Figure 00000005
где Δl - необходимое удлинение вала, мм;where Δl is the required shaft elongation, mm; K - частота закручивания вала, об/мин;K - shaft twisting frequency, rpm; N - количество оборотов закручивания вала, об.N is the number of revolutions of the twisting of the shaft, about.
RU2017109503A 2017-03-21 2017-03-21 Method of thermomechanical hardening of articles RU2643285C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017109503A RU2643285C1 (en) 2017-03-21 2017-03-21 Method of thermomechanical hardening of articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017109503A RU2643285C1 (en) 2017-03-21 2017-03-21 Method of thermomechanical hardening of articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2643285C1 true RU2643285C1 (en) 2018-01-31

Family

ID=61173543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017109503A RU2643285C1 (en) 2017-03-21 2017-03-21 Method of thermomechanical hardening of articles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2643285C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716329C1 (en) * 2019-09-05 2020-03-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) Method of hardening of hard-alloy tool

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU738736A1 (en) * 1977-10-03 1980-06-05 Предприятие П/Я Г-4585 Method of making products with cross-section varying in length
SU1686010A1 (en) * 1990-01-05 1991-10-23 Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт Method of thermomechanical strengthening of products
SU1722796A1 (en) * 1990-07-03 1992-03-30 Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт Method for machining of splined torsion shafts
SU1740454A1 (en) * 1990-07-03 1992-06-15 Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт Unit for heat-and-strain hardening of products

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU738736A1 (en) * 1977-10-03 1980-06-05 Предприятие П/Я Г-4585 Method of making products with cross-section varying in length
SU1686010A1 (en) * 1990-01-05 1991-10-23 Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт Method of thermomechanical strengthening of products
SU1722796A1 (en) * 1990-07-03 1992-03-30 Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт Method for machining of splined torsion shafts
SU1740454A1 (en) * 1990-07-03 1992-06-15 Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт Unit for heat-and-strain hardening of products

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EP 332284 B1, 21/09.1989. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716329C1 (en) * 2019-09-05 2020-03-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) Method of hardening of hard-alloy tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2643285C1 (en) Method of thermomechanical hardening of articles
WO2010082597A1 (en) Outer member of constant speed universal joint
KR20110121724A (en) Compression coil spring, and coil spring manufacturing device and manufacturing method
JP3804412B2 (en) Manufacturing method of endless metal belt
JP4584412B2 (en) Method for manufacturing fixed element
JPH059584A (en) Heat treatment of outer ring of uniform-speed universal joint
JP2591954B2 (en) Hardening method of rack bar consisting of rack and pipe
WO2022131374A1 (en) Torsion bar and production method therefor
JP2016191415A (en) Manufacturing method of crank shaft
JPS60162726A (en) Method for surface-hardening toothed part of ring gear of flywheel
JPH07217683A (en) Optimizing method of internal-stress distribution of spring member
SU1686010A1 (en) Method of thermomechanical strengthening of products
JP2015227707A (en) Crank shaft and manufacturing method thereof
SU1722765A1 (en) Method of crankshaft restoration
JP6061685B2 (en) Rack manufacturing method
JP2017053441A (en) Method for manufacturing crank shaft
JP2557052B2 (en) Method for manufacturing spring steel
RU2026885C1 (en) Torsion shaft manufacturing method
JPH08120347A (en) Manufacture of driving shaft
KR20150089880A (en) a manufacturing method of shaft gear
SU1013501A1 (en) Method for hardening products
SU840156A1 (en) Method of strengthening torsional shafts
SU1171541A1 (en) Method of manufacturing torsion shafts
RU2543029C1 (en) Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts
JPH07179944A (en) Flexible drive shaft and its preparation