RU2645235C1 - Method of thermosil processing of long-dimensional oxymmetric details and device for its implementation - Google Patents

Method of thermosil processing of long-dimensional oxymmetric details and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2645235C1
RU2645235C1 RU2016143289A RU2016143289A RU2645235C1 RU 2645235 C1 RU2645235 C1 RU 2645235C1 RU 2016143289 A RU2016143289 A RU 2016143289A RU 2016143289 A RU2016143289 A RU 2016143289A RU 2645235 C1 RU2645235 C1 RU 2645235C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
deformation
parts
force
processing
Prior art date
Application number
RU2016143289A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Иванович Драчев
Кирилл Александрович Репин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ)
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 образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ)
Priority to RU2016143289A priority Critical patent/RU2645235C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2645235C1 publication Critical patent/RU2645235C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming and can be used in manufacture of shaft-type parts. Workpiece is divided into sections along the length, which are subsequently treated by temperature and force. Force action on each section is carried out by stretching it in opposite directions by means oa hydraulic force drive of axial deformation. In this case, curvature shape and magnitude of processing workpiece are determined, depending on which processing sequence of the workpiece parts is selected. Sections length is determined taking into account deflection under the weight of section and hydraulic power drive of axial deformation. Sites are bounded on both sides by projections, height of which is equal to allowance for roughing the workpiece. In process of force action, magnitude of axial elastic-plastic deformation in two zones of workpiece is controlled and inequality of these values in these zones is eliminated by increasing hydraulic actuator pressure.
EFFECT: as a result, workpiece quality is improved.
2 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области термосиловой обработки (ТСО) длинномерных осесимметричных деталей типа «Вал» и может быть использовано в технологических процессах изготовления маложестких валов в механообрабатывающих цехах. The present invention relates to the field of thermal power treatment (TCO) of long axisymmetric parts of the type "Shaft" and can be used in technological processes for the manufacture of low-rigid shafts in machining workshops.

Известен способ обработки осесимметричных деталей, включающий деформирование заготовки сжатием или сжатием с кручением посредством пинолей при одновременном нагреве заготовок [1].A known method of processing axisymmetric parts, including the deformation of the workpiece by compression or compression with torsion by means of pins while heating the workpieces [1].

Недостатком данного способа является ограниченная область применения (обрабатываются детали типа «Диск» с формообразованием, происходящим преимущественно за счет операции прокатки), большие усилия деформирования и ее неравномерность по длине заготовки.The disadvantage of this method is the limited scope (parts of the "Disk" type are processed with shaping, mainly due to the rolling operation), large deformation forces and its unevenness along the length of the workpiece.

Известно устройство для ТСО валов малой жесткости, содержащее стапель с захватами в концевых сечениях, причем стапель выполнен в виде труб из металла с коэффициентом линейного расширения большим, чем у изделия [2].A device for TCO shafts of low rigidity, containing a slipway with grips in end sections, and the slipway is made in the form of pipes of metal with a coefficient of linear expansion greater than that of the product [2].

Наиболее близким способом к заявляемому изобретению, выбранному в качестве прототипа, является способ термосиловой обработки осесимметричных деталей, включающий динамическое силовое воздействие в «n» равных участках, разделенных поперечными радиальными канавками, по которым захватами фиксируют выбранные участки, предварительно нагревают до температуры отпуска, выдерживают, деформируют с помощью силового гидравлического привода и затем разгружают с постоянной нагрузкой до температуры окружающей среды, а затем фиксируют [3].The closest method to the claimed invention, selected as a prototype, is a method of thermoset machining of axisymmetric parts, including dynamic force action in "n" equal sections separated by transverse radial grooves, by which the grips fix the selected sections, preheat to tempering temperature, maintain, deform using a hydraulic power drive and then unload with constant load to ambient temperature, and then fix [3].

Недостатком данного способа является сложная конструкция силового гидропривода, влияние веса заготовки и установки в вертикальном подвешенном положении на деформацию в зоне нагрева, а следовательно, создание неравномерного остаточного напряжения по длине заготовки. Деформация участков заготовки в противоположных направлениях без учета величины пластичных деформаций нарушает равномерность распределения остаточных напряжений по длине участка заготовки в целом. Неконтролируемая кривизна оси заготовки не позволяет правильно выбрать алгоритм термосиловой обработки длинномерных заготовок типа «Вал».The disadvantage of this method is the complex design of the power hydraulic drive, the influence of the weight of the workpiece and the installation in a vertical suspended position on the deformation in the heating zone, and therefore the creation of an uneven residual stress along the length of the workpiece. Deformation of the workpiece sections in opposite directions without taking into account the magnitude of plastic deformations violates the uniform distribution of residual stresses along the length of the workpiece section as a whole. The uncontrolled curvature of the axis of the workpiece does not allow you to choose the algorithm of thermal power processing of long workpieces of the type "Shaft".

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении качества изготовления заготовок маложестких осесимметричных деталей с достижением следующих результатов: повышение стабильности размеров и формы длинномерных маложестких осесимметричных деталей за счет устранения направленных осевых остаточных напряжений, оставшихся после заготовительной операции, уменьшение рабочих усилий деформирования за счет выбора рациональной схемы нагружения, уничтожение технологической наследственности за счет полной перестройки текстуры материала при разнонаправленности приложенных внешних сил растяжения-сжатия зон участков заготовки, что ведет к более равномерному распределению осевых остаточных напряжений по длине заготовки, так как при релаксации основное влияние на пластическую деформацию оказывает неравномерное распределение осевых остаточных напряжений, данный характер их распределения, что приводит к минимизации пластической деформации готового изделия в эксплуатационный период.The problem to which the claimed invention is directed is to improve the quality of workpieces of low-rigidity axisymmetric parts with the following results: increase the dimensional stability and length of long-axis axisymmetric parts by eliminating directed axial residual stresses remaining after the harvesting operation, reducing the deformation working forces for due to the choice of a rational loading scheme, the destruction of technological heredity due to the full rearrangement of the texture of the material with the multidirectionality of the applied external tensile-compression forces of the zones of the sections of the workpiece, which leads to a more uniform distribution of axial residual stresses along the length of the workpiece, since during relaxation the main effect on plastic deformation is caused by the uneven distribution of axial residual stresses, this nature of their distribution, which leads to minimization of plastic deformation of the finished product during the operational period.

Данная задача решается за счет того, что в способ термосиловой обработки осесимметричных деталей включают контроль кривизны их осей (дуга, период синусоиды, спираль) и алгоритм силового воздействия на участки заготовок. Далее делят заготовку на равные участки и протачивают буртики для захвата, с помощью которых осуществляют силовое воздействие на выбранном участке. Далее заготовку вставляют в пустотелый шток-поршень силового гидропривода и фиксируют ее захватами на участке, выбранном по алгоритму. Далее заготовку, зафиксировав в силовом гидроприводе, укладывают на жесткие опоры, расстояние между которыми рассчитывают исходя из геометрии заготовки и веса установки. Затем выбранный участок нагревают согласно технологии термической обработки до температуры отпуска и производят силовые воздействия, направленные в противоположные стороны, а с помощью двух датчиков линейных перемещений контролируют величины упруго-пластической деформации двух зон участка одновременно.This problem is solved due to the fact that the method of thermoset processing axisymmetric parts includes controlling the curvature of their axes (arc, sinusoidal period, spiral) and the algorithm of force acting on sections of the workpieces. Next, the workpiece is divided into equal sections and the beads are machined for gripping, with the help of which they carry out a force action on the selected section. Next, the workpiece is inserted into the hollow piston rod of the power hydraulic actuator and fixed with its grippers in the area selected by the algorithm. Next, the workpiece, having fixed in the power hydraulic drive, is laid on rigid supports, the distance between which is calculated based on the geometry of the workpiece and the weight of the installation. Then, the selected site is heated according to the heat treatment technology to the tempering temperature and the forces are applied in opposite directions, and the elastic-plastic deformation values of the two zones of the site are simultaneously controlled using two linear displacement sensors.

Деформации осуществляют до заданной величины в каждой зоне участка, одновременно сравнивая их, и при неравенстве деформации зон участка их автоматически выравнивают. При неравенстве внутренних напряжений зон одна может быть ведущей, а вторая ведомой, что и определяет разность пластических и упругих деформаций. Далее аналогичным способом осуществляют деформации остальных участков в последовательности по разработанному алгоритму.Deformations are carried out to a predetermined value in each area of the site, while comparing them, and if the deformation of the areas of the site is unequal, they are automatically aligned. In the case of inequality of the internal stresses of the zones, one can be leading, and the second driven, which determines the difference between plastic and elastic deformations. Then, in a similar way, the remaining sections are deformed in the sequence according to the developed algorithm.

Устройство для ТСО включает в себя систему автоматического управления, которая содержит два датчика линейных перемещений, включенных в обратную связь контура управления величинами пластической деформации зон участков, а также два силовых независимо работающих гидропривода осевой деформации, кроме того, система управления выполнена с возможностью управления рабочего давления в камерах силовых цилиндров с помощью управляемых дросселей, охваченных обратными связями датчиками давления и диагностики температуры нагрева участка обрабатываемой заготовки, имеющей в обратной связи датчик температуры (пирометр, термопары). Таким образом система управления содержит два контура: первый контур включает в себя два канала управления осевой пластической деформации участка заготовки, второй - управление температуры нагрева участка обрабатываемой заготовки, при этом каждый контур управления содержит датчики контроля осевой деформации и температуры, включенных в контуры обратной связи блока управления.The device for TCO includes an automatic control system, which contains two linear displacement sensors included in the feedback of the control loop for the values of plastic deformation of the zones of the sections, as well as two independently operating axial deformation hydraulic drives, in addition, the control system is configured to control the working pressure in chambers of power cylinders using controlled chokes, covered by feedback sensors of pressure and diagnostics of the heating temperature of the processing section yvaemoy preform having a feedback temperature sensor (the pyrometer, the thermocouple). Thus, the control system contains two circuits: the first circuit includes two control channels for axial plastic deformation of the workpiece section, the second includes control of the heating temperature of the workpiece section, and each control circuit contains axial strain and temperature sensors included in the feedback loop of the unit management.

Предварительная проточка участков с заданным шагом длины и толщины выступов минимизирует и устраняет направленность поверхностных остаточных напряжений и снижает концентрацию напряжений в зоне захвата.The preliminary groove of sections with a given step of the length and thickness of the protrusions minimizes and eliminates the directivity of the surface residual stresses and reduces the concentration of stresses in the capture zone.

Нагрев на деформируемых пластической деформацией участках детали снижает предел прочности материала обрабатываемой детали и снижает требуемую величину силового воздействия, что способствует минимизации мощности и габаритов силового привода, а также способствует уменьшению габаритов корпуса установки.Heating on the parts of the part that is deformed by plastic deformation reduces the tensile strength of the material of the workpiece and reduces the required magnitude of the force, which minimizes the power and dimensions of the power drive, and also helps to reduce the dimensions of the installation casing.

Одновременный нагрев и знакопеременное пластическое осевое деформирование формирует однородную структуру материала заготовки и минимизирует уровень остаточных напряжений по сечению и объему обрабатываемой заготовки.Simultaneous heating and alternating plastic axial deformation forms a homogeneous structure of the workpiece material and minimizes the level of residual stresses over the cross section and volume of the workpiece being processed.

Контроль и управление температурного воздействия является эффективным средством в зоне слабой зависимости предела напряжения упругости от деформации стабилизации и минимизации остаточных напряжений.Monitoring and control of temperature exposure is an effective tool in the zone of weak dependence of the elastic stress limit on stabilization deformation and minimization of residual stresses.

Выбор конструкции захватов для осевого деформирования в виде двух сменных полукольцевых стопоров позволяет фиксировать заготовки различных диаметров в довольно широком диапазоне.The choice of the design of the grippers for axial deformation in the form of two interchangeable semicircular stoppers allows you to fix workpieces of various diameters in a fairly wide range.

Силовой гидроцилиндр со встроенными четырьмя уплотнительными камерами, выполненными из гибкого эластичного материала и обеспечивающими облегание внутренних поверхностей цилиндра и торцов обоих поршней, позволяет устранить утечки в зазоре поршень-корпус и шток-крышка, что позволяет выполнять требования пожарной безопасности в процессе нагрева детали. Теплоизоляция захватов устраняет нагрев штоков.The power hydraulic cylinder with four built-in sealing chambers made of flexible flexible material and ensuring the fit of the inner surfaces of the cylinder and the ends of both pistons allows eliminating leaks in the clearance of the piston-body and the stem-cover, which allows fulfilling fire safety requirements during the heating of the part. Thermal insulation of the grips eliminates the heating of the rods.

Система контроля величины пластического деформирования с учетом разности перемещения захватов (пластической деформации левой и правой зоны участков) позволяет автоматически выравнивать пластическую деформацию обоих зон, а следовательно, обеспечивает равномерность пластической деформации как обрабатываемого участка, так и всей заготовки по длине.The control system for the magnitude of plastic deformation, taking into account the difference in the movement of the grippers (plastic deformation of the left and right zone of the sections) allows you to automatically align the plastic deformation of both zones, and therefore, ensures uniform plastic deformation of both the treated section and the entire workpiece in length.

Контроль формы и величины кривизны оси заготовки позволяет правильно выбрать алгоритм обработки заготовки.Control of the shape and magnitude of the curvature of the axis of the workpiece allows you to correctly select the algorithm for processing the workpiece.

Система управления повышает эффективность обработки за счет оперативного регулирования значениями технологических параметров в функции процесса деформирования.The control system improves the processing efficiency due to the operational control of the values of the technological parameters as a function of the deformation process.

Предлагаемое изобретение иллюстрировано чертежами, представленными на фиг. 1-5.The invention is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-5.

На фиг. 1 приведена схема механической обработки заготовки. На фиг. 2 приведена схема силовой деформации кривизны осей заготовки (дуга, период синусоиды, спираль). На фиг. 3 показан общий вид гидропривода в разрезе и функциональная схема автоматического управления ТСО. На фиг. 4-5 показаны соответственно сечения А-А и Б-Б.In FIG. 1 shows a diagram of the machining of a workpiece. In FIG. 2 shows a diagram of the force deformation of the curvature of the axes of the workpiece (arc, sine wave period, spiral). In FIG. 3 shows a General view of the hydraulic actuator in the context and a functional diagram of the automatic control TCO. In FIG. 4-5 shows sections A-A and B-B, respectively.

Способ осуществляется следующим образом: заготовку обрабатывают на токарном станке в самоцентрирующихся люнетах (это обеспечивает совместимость конструкторской и технологической баз и минимизирует эксцентриситет, а следовательно, при растяжении не создает изгибающий момент) производится проточка обрабатываемых участков с равным шагом и формируются выступы, равные по толщине. Глубина проточек не должна превышать припуск на черновую обработку. Затем после трех-четырех суток выдержки замеряют величину деформации и форму кривизны оси заготовки. Далее заготовку пропускают через внутреннее отверстие силового привода цилиндра, являющегося направляющим для шток-поршней силового гидроцилиндра, и закрепляют на выбранном участке заготовки по ранее разработанному алгоритму в зависимости от кривизны оси заготовки с помощью захватов, выполненных в виде двух равных секторов круга. Это позволяет равномерно деформировать заготовку по сечению. Захваты жестко крепятся по торцам штоков и являются съемными. Внутренние поверхности захватов, контактирующие с поверхностями выступов, покрыты теплоизоляционнным слоем (например, керамика). После чего с помощью клемм (на фиг. 3 показаны условно) подключают обрабатываемый участок к источнику постоянного тока, что обеспечивает равномерность нагрева заготовки по сечению.The method is as follows: the workpiece is processed on a lathe in self-centering lunettes (this ensures the compatibility of design and technological bases and minimizes eccentricity, and therefore, does not create a bending moment when stretched) grooved machined sections with an equal pitch and protrusions of equal thickness are formed. The depth of the grooves should not exceed the allowance for roughing. Then after three to four days of exposure, measure the magnitude of the deformation and the shape of the curvature of the axis of the workpiece. Next, the workpiece is passed through the internal hole of the power drive of the cylinder, which is the guide for the piston rods of the power hydraulic cylinder, and fixed on the selected part of the workpiece according to the previously developed algorithm, depending on the curvature of the workpiece axis using grippers made in the form of two equal sectors of the circle. This allows you to uniformly deform the workpiece over the cross section. The grips are rigidly attached to the ends of the rods and are removable. The inner surfaces of the grippers in contact with the surfaces of the protrusions are coated with a heat-insulating layer (for example, ceramic). Then, using the terminals (shown in Fig. 3 conventionally) connect the treated area to a constant current source, which ensures uniform heating of the workpiece over the cross section.

Нагрев и охлаждение осуществляются автоматически и контролируются датчиком температуры, включенным в обратную связь контура управления. Температура нагрева, время выстоя и охлаждения задаются согласно термообработке отпуска. При пластической деформации выбранного участка автоматически контролируется величина пластической деформации в левой и правой зоне обрабатываемого участка и в случае неравенства величин деформации автоматически увеличивают давление в камере гидроцилиндра до тех пор, пока не выровняются величины пластической деформации в обеих зонах участка. Далее проводят разгрузку, давление в силовых гидроцилиндрах уменьшается пропорционально снижению температуры остывания заготовки. Это позволяет минимизировать несовместность пластической деформации. Аналогичным способом осуществляется деформация остальных участков заготовки по всей ее длине.Heating and cooling are automatic and controlled by a temperature sensor included in the feedback of the control loop. The temperature of heating, the time of standing and cooling are set according to the heat treatment of the vacation. During plastic deformation of the selected section, the amount of plastic deformation in the left and right zones of the treated section is automatically controlled, and in case of inequality in the values of deformation, the pressure in the cylinder chamber is automatically increased until the values of plastic deformation in both zones of the section are equalized. Next, unloading is carried out, the pressure in the power hydraulic cylinders decreases in proportion to the decrease in the cooling temperature of the workpiece. This minimizes the incompatibility of plastic deformation. In a similar way, the remaining sections of the workpiece are deformed along its entire length.

Устройство для реализации способа ТСО длинномерных осесимметричных деталей фиг. 3 содержит корпус 1, выполненный сборным в виде двух цилиндров 2 и 21, разделенных жестким кольцом 3, крышек 4 и 41, двух полых шток-поршней 5 и 51, камеры которых 6, 61 и 7, 71 изолированы с обеих сторон эластичными уплотнителями.A device for implementing the TCO method of long axisymmetric parts of FIG. 3 contains a housing 1, made prefabricated in the form of two cylinders 2 and 2 1 , separated by a rigid ring 3, caps 4 and 4 1 , two hollow piston rods 5 and 5 1 , the chambers of which 6, 6 1 and 7, 7 1 are isolated with both sides with elastic seals.

Во внутренние отверстия шток-поршней 5 и 51 вмонтирован цилиндр 8, собранный из двух частей, на наружной поверхности которого смонтировано разделяющее две силовые камеры кольцо 3, а на внутренней поверхности закреплен теплоизолятор 9. Цилиндр 8 зафиксирован относительно крышек 4 и 41 штифтами 10 для ограничения хода шток-поршней 5 и 51, в штоках выполнены пазы 11, а на торцах шток-поршней 5 и 51 крепятся захваты 12 и 121 (выполнены разрезными, а внутренние поверхности, контактирующие с поверхностями выступов покрыты керамическим теплоизоляционным материалом), которые фиксируют участок заготовки 13 с помощью выступов 14 и 141.In the internal bore of the plunger 5 and January 5 mounted cylinder 8, assembled from two parts, on the outer surface of which is mounted a separating force chambers two ring 3 and the inner surface of the fixed insulator 9. The cylinder 8 is fixed relative to the covers 4 and the pins 10 January 4 to limit the stroke of the plunger 5 and 5: 1 to 11 stocks are made grooves and at the ends of the plunger 5 and January 5 attached grippers 12 and January 12 (Discontinuous formed, and the inner surface in contact with the surfaces of the protrusions are covered with ceramic insulating m materials under) which fix the blank portion 13 by the projections 14 and 14 January.

Система автоматического управления (САУ) включает в себя три контура и состоит из блока управления 15, два выхода которого подключены к входам двух идентичных каналов, состоящих из двух последовательно включенных блоков 16 и 161 и 17 и 171. Блоки 16 и 161 - управляемые дроссели, на один из выходов которых подключены на вход датчики давления 18 и 181 в обратную связь блока управления 15. Блоки 17 и 171 – электрогидропреобразователи, на один из входов которых подключены выходы блока управления 15, на вход которого подключены выходы датчиков линейных перемещений 19 и 191. Последние закреплены на крышках 4 и 41 с зазорами Δ1 и Δ2 относительно подвижных шток-поршней 5 и 51. Выход с блоков 17 и 171 соединен с силовыми камерами цилиндра, торцы шток-поршней которых выполнены в виде сектора окружности радиусов R, а вторые камеры, работающие на разгрузку, выполнены с сектором радиусом r. Рабочее давление подается в силовые камеры через отверстия 22 и 221. Третий контур САУ включает в себя блок управления 15, один из выходов которого подключен к входу блока питания постоянного тока 21, а выходы которого подключены к заготовке с помощью зажимов (на фиг. 3 не показан условно), а в обратную связь контура включен датчик температуры 20, установленный на корпусе 1.The automatic control system (ACS) includes three circuits and consists of a control unit 15, two outputs of which are connected to the inputs of two identical channels, consisting of two blocks 16 and 16 1 and 17 and 17 1 connected in series. Blocks 16 and 16 1 are controlled chokes, on one of the outputs of which pressure sensors 18 and 18 1 are connected to the input of the control unit 15 feedback. Blocks 17 and 17 1 are electro-hydraulic converters, on one of whose inputs the outputs of the control unit 15 are connected, the input of which is connected to the outputs of the linear displacement sensors 19 and 19 1 . The latter are fixed on the covers 4 and 4 1 with gaps Δ1 and Δ2 relative to the movable rod-pistons 5 and 5 1 . The output from the blocks 17 and 17 1 is connected to the power chambers of the cylinder, the ends of the piston rods of which are made in the form of a sector of a circle of radii R, and the second chambers operating for unloading are made with a sector of radius r. Working pressure is supplied to the power chambers through openings 22 and 22 1 . The third ACS circuit includes a control unit 15, one of the outputs of which is connected to the input of the DC power supply 21, and the outputs of which are connected to the workpiece using clamps (not shown conventionally in Fig. 3), and a temperature sensor is included in the circuit feedback 20 mounted on the housing 1.

Устройство для ТСО обработки длинномерных осесимметричных деталей типа «Вал» работает следующим образом. Заготовку 13 до ТСО измеряют величину и форму кривизны для разработки алгоритма обработки заготовки по длине. Далее на заготовку монтируют гидросиловой привод на выбранном участке пластической деформации, например для кривизны оси заготовки в виде «дуги» гидросиловой привод фиксируют в ее центре и укладывают на жесткие опоры 23 без ограничения перемещения в осевом направлении фиг. 1, что не создает дополнительные внутренние напряжения в объеме заготовки после каждой упругопластической обработки каждого участка.A device for TCO processing of long axisymmetric parts of the type "Shaft" works as follows. The workpiece 13 to TCO measure the magnitude and shape of the curvature to develop an algorithm for processing the workpiece in length. Next, a hydraulic power drive is mounted on the workpiece in a selected section of plastic deformation, for example, for the curvature of the workpiece axis in the form of an “arc”, the hydraulic power drive is fixed in its center and laid on rigid supports 23 without limiting the axial movement of FIG. 1, which does not create additional internal stresses in the volume of the workpiece after each elastoplastic processing of each section.

Фиксация гидросилового привода осуществляется с помощью захватов 12, закрепленных на торцах шток-поршней 5 и 51 и выполненных в виде двух сегментов, охватывающих выступы заготовки по всей опорной площади выступа 14 и 141. Далее согласно алгоритму САУ включается третий контур управления нагревом и охлаждением выбранного участка заготовки. Выходной сигнал согласно алгоритму с блока управления 15 подается на источник постоянного тока 21. Выходной сигнал с источника 21 через клеммы (на фиг. 3 показаны условно) соединен с заготовкой 13 в зоне захвата деформированного участка заготовки. Нагрев участка контролируется датчиком температуры 20 (например, пирометром), выход которого включен в обратную связь контура управления температурой нагрева и охлаждения. Нагрев проводится в режиме отпуска согласно технологии термической обработки выбранного материала. Нагрев участка заготовки осуществляется до зоны температур со слабой зависимостью усилия от деформации. Далее следует выдержка согласно технологии термообработки отпуска и включается второй контур управления упруго-пластической деформации. Блок 15 выдает сигнал управления на редукторы 16 и 161, давление в которых передается от насосной станции, которая не показана на фиг. 3, а только обозначена буквой «Р». Давление устанавливают заранее в функции физико-механических свойств деформируемого материала. Контроль за рабочим давлением устанавливают с помощью датчиком давления 18 и 181, включенных в обратную связь каналов управления давлением. Далее с двух других выходов блока 15 сигналы управления поступают на входы электрогидропреобразователей 17 и 171, а выходы последних соединены с рабочими полостями гидропривода через отверстия 22 и 221, и при подаче рабочего давления центральные полости цилиндра шток-поршня расходятся в разные стороны, создавая растягивающую деформацию материала участка заготовки с помощью захватов 14 и 141. Величины деформаций зон обрабатываемого участка контролируются двумя датчиками линейных перемещений 19 и 191, закрепленных на неподвижных крышках 4 и 41 корпуса 2 относительно стоек, закрепленных на шток-поршнях 5 и 51 и установленных с зазорами Δ1 и Δ2. Электрогидропреобразователи 17 и 171 перераспределяют давление рабочей жидкости в камерах гидроцилиндров, и при охлаждении обрабатываемых участков рабочее давление поступает в крайние камеры (разгрузки), а в центральных камерах происходит сброс давлений, что позволяет провести процесс сброса нагрузок в обрабатываемых зонах участка управляемым. Согласно работе контуров управления силового деформирования разгрузку производят пропорционально управляемой силе разгрузки, т.е. уменьшается температура и, следовательно, пропорционально уменьшается сила растяжения.Fixing the hydraulic power drive is carried out using the grippers 12, mounted on the ends of the rod pistons 5 and 5 1 and made in the form of two segments, covering the protrusions of the workpiece over the entire bearing area of the protrusion 14 and 14 1 . Then, according to the ACS algorithm, the third heating and cooling control loop of the selected part of the workpiece is turned on. The output signal according to the algorithm from the control unit 15 is supplied to the direct current source 21. The output signal from the source 21 through the terminals (shown in Fig. 3 conditionally) is connected to the workpiece 13 in the zone of capture of the deformed section of the workpiece. The heating of the section is controlled by a temperature sensor 20 (for example, a pyrometer), the output of which is included in the feedback of the heating and cooling temperature control loop. Heating is carried out in tempering mode according to the heat treatment technology of the selected material. The heating of the workpiece section is carried out to a temperature zone with a weak dependence of the force on deformation. This is followed by exposure according to the technology of heat treatment of tempering and the second control loop of the elastic-plastic deformation is turned on. Block 15 provides a control signal to gearboxes 16 and 16 1 , in which pressure is transmitted from a pumping station, which is not shown in FIG. 3, but only indicated by the letter "P". The pressure is set in advance as a function of the physicomechanical properties of the deformable material. Monitoring of working pressure is established using a pressure sensor 18 and 18 1 included in the feedback channels of the pressure control. Then, from two other outputs of block 15, control signals are supplied to the inputs of electrohydraulic converters 17 and 17 1 , and the outputs of the latter are connected to the working cavities of the hydraulic actuator through holes 22 and 22 1 , and when the working pressure is applied, the central cavities of the piston-rod cylinder diverge in different directions, creating tensile deformation of the material of the workpiece using grippers 14 and 14 1 . The magnitude of the deformation of the zones of the treated area is controlled by two linear displacement sensors 19 and 19 1 , mounted on the fixed covers 4 and 4 1 of the housing 2 relative to the racks, mounted on the piston rods 5 and 5 1 and installed with gaps Δ1 and Δ2. Electrohydroconverters 17 and 17 1 redistribute the pressure of the working fluid in the chambers of the hydraulic cylinders, and when the treated sections are cooled, the working pressure enters the end chambers (unloading), and the central chambers are relieved of pressure, which allows the process of relieving the loads in the treated areas of the section to be controlled. According to the work of the force deformation control loops, unloading is performed in proportion to the controlled unloading force, i.e. the temperature decreases and, consequently, the tensile force decreases proportionally.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2119842, кл. В21К 1/32, 1998 г.1. RF patent №2119842, class. B21K 1/32, 1998

2. Патент РФ №2260628, кл. С21Д 9/06, 2005 г.2. RF patent No. 2260628, cl. S21D 9/06, 2005

3. Патент РФ №2575510, кл. С21D 8/00, С21D 7/13, 2016 г.3. RF patent No. 2575510, cl. C21D 8/00, C21D 7/13, 2016

Claims (2)

1. Способ термосиловой обработки осесимметричной детали типа вал, включающий разделение обрабатываемой детали на участки по длине и последовательную обработку указанных участков путем температурного и силового воздействия на каждый из них, при этом силовое воздействие на каждый участок детали осуществляют путем его растяжения в противоположные стороны посредством гидросилового привода осевой деформации и производят регулирование температурного воздействия, отличающийся тем, что определяют форму и величину кривизны обрабатываемой детали, в зависимости от которой выбирают последовательность обработки участков детали, длину которых определяют с учетом прогиба под действием веса участка детали и гидросилового привода осевой деформации, участки детали ограничивают с двух сторон выступами, высота которых равна припуску для черновой обработки детали, а в процессе силового воздействия на участок детали контролируют величину осевой упруго-пластической деформации в двух зонах участка детали и устраняют неравенство величин упруго-пластической деформации в указанных зонах путем увеличения давления гидросилового привода осевой деформации. 1. The method of thermal processing of an axisymmetric shaft-type part, comprising dividing the workpiece into sections along the length and sequential processing of these sections by temperature and force effects on each of them, while the force on each part section is carried out by stretching it in opposite directions by means of a hydraulic drive axial deformation and adjust the temperature effect, characterized in that they determine the shape and magnitude of the curvature of the processed parts, depending on which the sequence of processing parts of the part is selected, the length of which is determined taking into account the deflection under the action of the weight of the part’s part and the axial deformation hydraulic power drive, parts of the part are limited on both sides by protrusions, the height of which is equal to the allowance for roughing the part, and in the process of power impacts on the part’s section control the value of the axial elastic-plastic deformation in two zones of the part’s section and eliminate the inequality of the values of the elastic-plastic deformation in these onah by increasing the axial deformation of hydropower actuator pressure. 2. Устройство для термосиловой обработки осесимметричной детали типа вал, содержащее гидросиловой привод осевой деформации для силового воздействия на участки обрабатываемой детали, источник постоянного тока с клеммами для подключения к нему участков обрабатываемой детали и систему управления процессом обработки, отличающийся тем, что гидросиловой привод осевой деформации выполнен в виде сборного корпуса, состоящего из двух цилиндров с неподвижными крышками, разделенных жестким кольцом, двух полых шток-поршней, установленных в корпусе с образованием центральных и крайних силовых камер и выполненных с захватами для закрепления гидросилового привода осевой деформации на обрабатываемом участке детали, расположенный в полостях шток-поршней пустотелый цилиндр, жестко зафиксированный относительно сборного корпуса и выполненный с покрытием из теплоизоляционного материала на внутренней поверхности, а система управления процессом обработки содержит блок управления, контур управления упруго-пластической деформацией участков детали и контур управления их нагревом и охлаждением, при этом контур управления упруго-пластической деформацией включает закрепленные на крышках сборного корпуса датчики линейных перемещений, выходы которых подключены к одному из входов блока управления, и два подключенных к выходам блока управления идентичных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных управляемого дросселя, один выход которого подключен ко входу датчика давления, связанного с блоком управления, и электрогидропреобразователя, с одним из входов которого соединен блок управления, при этом выходы электрогидропреобразователей каналов соединены с центральными силовыми полостями корпуса, а контур управления нагревом и охлаждением участков детали включает установленный на сборном корпусе датчик температуры, выход которого соединен обратной связью с блоком управления, одним выходом подключенным ко входу источника питания постоянного тока.2. A device for thermal processing of an axisymmetric shaft-type part, containing a hydraulic force axial deformation drive for exerting a force on parts of the workpiece, a direct current source with terminals for connecting parts of the workpiece to it, and a processing process control system, characterized in that the hydraulic power axial deformation drive made in the form of a prefabricated housing consisting of two cylinders with fixed caps separated by a rigid ring, two hollow piston rods installed in the housing all with the formation of the central and extreme power chambers and made with grippers for fixing the hydraulic power axial deformation drive on the workpiece area, the hollow cylinder located in the piston rod cavities is rigidly fixed relative to the assembled body and made with a coating of heat-insulating material on the inner surface, and the system the control process includes a control unit, a control loop for the elastic-plastic deformation of the parts of the part and a control loop for heating them and while the elastic-plastic deformation control loop includes linear displacement sensors fixed to the covers of the housing, the outputs of which are connected to one of the inputs of the control unit, and two identical channels connected to the outputs of the control unit, each of which consists of a series-connected controlled choke, one output of which is connected to the input of a pressure sensor connected to the control unit, and an electrohydraulic converter, with one of the inputs of which a control unit is connected, at m elektrogidropreobrazovateley channel outputs are connected with the central power housing cavities, and heating and cooling control loop portions includes parts mounted on the collecting body temperature sensor, whose output is connected to the feedback control unit, one output connected to the input of the DC power source.
RU2016143289A 2016-11-02 2016-11-02 Method of thermosil processing of long-dimensional oxymmetric details and device for its implementation RU2645235C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143289A RU2645235C1 (en) 2016-11-02 2016-11-02 Method of thermosil processing of long-dimensional oxymmetric details and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143289A RU2645235C1 (en) 2016-11-02 2016-11-02 Method of thermosil processing of long-dimensional oxymmetric details and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2645235C1 true RU2645235C1 (en) 2018-02-19

Family

ID=61227095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143289A RU2645235C1 (en) 2016-11-02 2016-11-02 Method of thermosil processing of long-dimensional oxymmetric details and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2645235C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709127C1 (en) * 2018-09-24 2019-12-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method of heat-power processing of long axisymmetric parts and device for its implementation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3964938A (en) * 1975-01-20 1976-06-22 New York Wire Mills Corporation Method and apparatus for forming high tensile steel from low and medium carbon steel
RU2381282C1 (en) * 2008-10-08 2010-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Device for thermal-force treatment of axisymmetric parts
RU2543029C1 (en) * 2013-09-09 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts
RU2552206C2 (en) * 2013-09-03 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of thermal-and-force processing of long axially symmetric parts and device to this end
RU2575510C2 (en) * 2014-03-05 2016-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of thermal power treatment of long axisymmetric parts and device for its implementation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3964938A (en) * 1975-01-20 1976-06-22 New York Wire Mills Corporation Method and apparatus for forming high tensile steel from low and medium carbon steel
RU2381282C1 (en) * 2008-10-08 2010-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Device for thermal-force treatment of axisymmetric parts
RU2552206C2 (en) * 2013-09-03 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of thermal-and-force processing of long axially symmetric parts and device to this end
RU2543029C1 (en) * 2013-09-09 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts
RU2575510C2 (en) * 2014-03-05 2016-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of thermal power treatment of long axisymmetric parts and device for its implementation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709127C1 (en) * 2018-09-24 2019-12-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method of heat-power processing of long axisymmetric parts and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2456108C1 (en) Method of producing large-diametre tube
US20050155203A1 (en) Method and apparatus for improving the magnitude of compressive stress developed in the surface of a part
CA3015996C (en) Forming device and forming method
US20030120374A1 (en) Method for Producing a Bore
RU2645235C1 (en) Method of thermosil processing of long-dimensional oxymmetric details and device for its implementation
US11179763B2 (en) Compressive forming processes for enhancing collapse resistance in metallic tubular products
CN105264321B (en) Stove for annealing furnace
Świć et al. Method of achieving accuracy of thermo-mechanical treatment of low-rigidity shafts
RU2552206C2 (en) Method of thermal-and-force processing of long axially symmetric parts and device to this end
US20140328966A1 (en) Device for Cold Expansion of Fastener Holes
RU2615852C2 (en) Thermo-loaded machining method of axial-symmetrical long parts and device to this end
Khazaali et al. Application of the Taguchi method for efficient studying of elevated-temperature incremental forming of a titanium alloy
RU2709127C1 (en) Method of heat-power processing of long axisymmetric parts and device for its implementation
KR102394066B1 (en) Crankshaft post-treatment method and device
US5433800A (en) Scanning induction hardening
CN106077419A (en) A kind of generator guard ring jumping-up bulging composite strengthening method
RU2653520C1 (en) Device for thermal flattening of shafts
RU2732845C1 (en) Bellows manufacturing method
RU2254383C1 (en) Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles
EP0410969A1 (en) Improvements in scanning induction hardening
Drachev et al. Improving the accuracy of axisymmetric parts by applying controlled heat treatment
Elfar et al. Analytical Formulation to Predict Residual Stresses in Thick-Walled Cylinders Subjected to Hoop Winding, Shrink-Fit, and Conventional and Reverse Autofrettages
US20040074092A1 (en) Production of a cylindrical housing for a double screw extruder
CN108495745B (en) Method and device for post-treating tyres
Bobrowski et al. Improving the operational accuracy of shafts by volumetric plastic deformation

Legal Events

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

Effective date: 20191103