RU2804685C2 - Способ диагностики осевых остаточных напряжений в маложестких цилиндрических деталях - Google Patents
Способ диагностики осевых остаточных напряжений в маложестких цилиндрических деталях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804685C2 RU2804685C2 RU2022105413A RU2022105413A RU2804685C2 RU 2804685 C2 RU2804685 C2 RU 2804685C2 RU 2022105413 A RU2022105413 A RU 2022105413A RU 2022105413 A RU2022105413 A RU 2022105413A RU 2804685 C2 RU2804685 C2 RU 2804685C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- residual stresses
- axial
- workpiece
- stresses
- axial residual
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения остаточных осевых напряжений в цилиндрических деталях. Для измерения выбирают две заготовки с одинаковой геометрией и физико-механическими свойствами и на одной проводят глубокий отпуск электрохимическим способом и съем металла на 50% поверхности на всю длину. Измеряют деформации оси и по ее максимальной величине рассчитывают осевые остаточные напряжения. Снимают амплитудно-частотную характеристику и вибрируют на собственной частоте до установившегося значения. Оценивают величину осевого остаточного напряжения как функцию собственной частоты колебаний заготовки и принимают за базовый уровень осевых остаточных напряжений. Далее аналогичное исследование проводят на второй заготовке с теми же параметрами, но материал в поставке. Далее сверяют численные значения осевых остаточных напряжений двух замеров и если их разница меньше 5%, то начинают процесс изготовления. При разнице больше 5%, чем базовое напряжение при первоначальных замерах, то на операциях обработки проводят замеры осевых остаточных напряжений на каждой из них. В этом случае вводят дополнительные операции обработки по снижению уровня остаточных напряжений или выбирают оптимальные режимы обработки.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения остаточных осевых напряжений в цилиндрических деталях.
Известен способ определения остаточных напряжений в кольцевых деталях, заключающийся в том, что деталь разрезают в радиальном направлении, последовательно удаляют с нее поверхностные слои, измеряют их толщину и диаметр детали до и после удаления каждого слоя и по полученным данным судят об остаточных напряжениях [1].
Недостатком данного способа является сравнительно невысокая точность измерения деформации, связанная с искажением формы детали в процессе изменения диаметрального размера кольцевой детали произвольного сечения, а также с невозможностью учета изменения характера деформации детали произвольного сечения по сравнению с кольцевой деталью, симметричной относительно срединной плоскости сечения.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигнутому положительному эффекту выбранного за прототип является способ определения остаточных напряжений в кольцевых деталях, заключающемуся в том, что деталь разрезают в радиальном направлении, последовательно удаляют c нее поверхностные слои, измеряют их толщину и диаметр детали до и после удаления каждого слоя и по полученным данным судят об остаточных напряжениях, одновременно с измерением диаметра детали измеряют и относительное перемещение образовавшихся при разрезании торцевых поверхностей детали [2].
Недостатком данного способа является разрушение заготовки, изменение геометрии и низкая точность измерения остаточных напряжений, а также невозможность контроля в отдельных операциях по ходу изготовления детали.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности измерения осевых остаточных напряжений без разрушения поверхности и геометрии деталей путем бессилового воздействия на деталь на всех операциях обработки. Такой контроль технологического процесса позволяет повысить эксплуатационную точность готовых изделий с достижением следующих результатов: повышение стабильности размеров и формы маложестких цилиндрической формы деталей за счет минимизации уровня остаточных осевых напряжений на всем технологическом цикле изготовления и эксплуатации.
Эта задача решается тем, что в способе диагностики остаточных осевых напряжений в маложестких цилиндрических деталях выбирают заготовку с одинаковой геометрией и физико-механическими свойствами и проводят глубокий отпуск с равномерным охлаждением. Далее с этой заготовки проводят съем металла на 50% поверхности на всю длину, глубиной, равной глубине обработки при черновых токарных операциях методом электрохимической обработки. Измеряют деформации оси и по ее максимальной величине рассчитывают осевые остаточные напряжения. Снимают амплитудно-частотную характеристику и вибрируют на собственной частоте до установившегося значения. Оценивают величину осевого остаточного напряжения как функцию собственной частоты колебаний заготовки и принимают за базовый (начальный) уровень осевых остаточных напряжений. Далее аналогичное исследование проводят на второй заготовке с теми же параметрами, но без термической обработки (отпуска) - материал в поставке, что и первая. Далее сверяют численные значения осевых остаточных напряжений двух замеров, и если их разница меньше 5%, то начинают процесс изготовления. В случае, если разница больше 5% измеренных осевых остаточных напряжений чем базовое напряжение при первоначальных замерах, то на операциях обработки проводят замеры осевых остаточных напряжений на каждой из операций. В этом случае вводят дополнительные операции обработки по снижению уровня остаточных напряжений или выбирают оптимальные режимы обработки.
Обработка маложестких цилиндрических деталей по разработанному способу позволяет сократить расход металла и исключить брак при изготовлении.
Бесконтактный способ контроля осевых остаточных напряжений путем функциональной зависимости от собственной частоты заготовки позволяет исключить силовые внешние воздействия и не приводит к изменениям внутренних напряжений всех родов.
Разработанный способ позволяет контролировать уровень остаточных осевых напряжений на каждом этапе (каждой операции) обработки, что позволяет повысить качество готовых деталей.
Измерительный комплекс работает на стандартных элементах, прост в работе и не требует больших материальных вложений и обладает высокой точностью измерения.
Способ реализуется следующим образом. Из общего числа заготовок одинаковых размеров и одной плавки выбирают две. Первую подвергают термической обработке - глубокому отпуску в шахтной печи, закрепляя вертикально одним концом. Необходимое условие - равномерное охлаждение. Далее проводят электрохимическую обработку, снимают 50% металла по всей длине заготовки. Глубину съема рассчитывают по формулам механической черновой обработки на токарных станках, при которой съемная масса заготовки влияет на ее собственную частоту. Заготовку, прошедшую электрохимическую обработку, устанавливают на стойку и закрепляют в вертикальном положении. Вдоль оси заготовки устанавливают датчики линейных перемещений на стойку с шагом равным отношению длины к диаметру десяти. Датчики имеют линейный диапазон измерения 1,5 мм. Показания датчиков выводятся на дисплей для анализа величин и формы деформаций оси заготовки. По максимально измеренной величине деформации рассчитываются остаточные осевые напряжения. Далее на той же установке с заготовки снимается амплитудно-частотная характеристика и определяется ее собственная частота. Датчик вибраций, высокочастотный вибратор и все приборы для снятия амплитудно-частотной характеристики стандартные. Величину остаточных осевых напряжений оценивают как функцию собственной частоты и принимают ее за базовую величину. Далее аналогичное исследование проводят на второй заготовке в состоянии поставки и с теми же геометрическими параметрами, что и первая. Оценивают численные значения осевых остаточных напряжений двух заготовок. При разнице напряжений меньше 5% начинают процесс изготовления, а если разница больше 5% измеренных остаточных напряжений, чем базовое напряжение, то проводят сравнение осевых остаточных напряжений на каждой операции и на операциях, где уровень превышает 5%, вводят дополнительные операции обработки по снижению уровня остаточных напряжений.
Измерение осевых остаточных напряжений неразрушающим устройством путем диагностирования по амплитудно-частотной характеристике заготовки позволяет повысить точность и производительность замеров.
Источники информации
1. Биргер И.А. остаточные напряжения. - М., «Машгиз». 1963, с. 106-107.
2. Авторское свидетельство СССР №996855, кл. G 01 В 5/30, 1983
Claims (1)
- Способ определения остаточных напряжений в цилиндрических деталях, заключающийся в том, что с поверхности детали последовательно удаляют поверхностные слои, измеряют их толщину и диаметр детали до и после удаления, измеряют изгибные деформации детали и по полученным данным рассчитывают остаточные напряжения, отличающийся тем, что из партии маложестких цилиндрических заготовок выбирают одну с одинаковой геометрией и физико-механическими свойствами и проводят термическую операцию глубокий отпуск в вертикальном положении с равномерным охлаждением, и проводят съем металла на 50% поверхности на всю ее длину, глубиной, равной глубине обработки при черновых токарных операциях методом электрохимической обработки, и измеряют деформации ее оси в течение трех суток и по ее максимальной величине рассчитывают осевые остаточные напряжения, и снимают амплитудно-частотную характеристику, а величину осевого остаточного напряжения оценивают как функцию собственной частоты колебаний заготовки и принимают за базовый - начальный уровень, и далее аналогичное исследование проводят на второй заготовке в состоянии поставки и с теме же геометрическими параметрами, что и первая, и сверяют численные значения остаточных напряжений двух заготовок, и если их разница меньше 5%, то начинают процесс изготовления, а если разница больше 5% измеренных остаточных напряжений, чем базовое напряжение, то проводят сравнение остаточных напряжений на каждой операции и вводят дополнительные операции обработки по снижению уровня остаточных напряжений на тех операциях, где уровень превышает 5%.
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022105413A RU2022105413A (ru) | 2023-09-01 |
RU2804685C2 true RU2804685C2 (ru) | 2023-10-03 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1397588A (fr) * | 1963-05-03 | 1965-04-30 | British Cast Iron Res Ass | Instrument électrique pour l'analyse ou la vérification non destructrice de corps solides |
SU1566234A1 (ru) * | 1988-02-05 | 1990-05-23 | Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения | Способ определени остаточных напр жений при двухосном напр женном состо нии ферромагнитных изделий и устройство дл его осуществлени |
RU2113691C1 (ru) * | 1993-05-27 | 1998-06-20 | Сергей Юрьевич Иванов | Неразрушающий способ определения деформирующей способности технологических остаточных напряжений |
DE10210541A1 (de) * | 2002-03-07 | 2003-09-18 | Cargolifter Ag I Ins | Verfahren und Anordnung zur Messung von Spannungen an elastisch verformbaren Flächen |
RU2220412C1 (ru) * | 2002-08-12 | 2003-12-27 | Закрытое акционерное общество "Дальневосточная технология" | Способ определения физико-механических свойств материала с покрытием |
RU2327124C2 (ru) * | 2006-06-09 | 2008-06-20 | Сергей Юрьевич Иванов | Неразрушающий способ определения механических напряжений в поверхностном слое изделий из металлов и сплавов |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1397588A (fr) * | 1963-05-03 | 1965-04-30 | British Cast Iron Res Ass | Instrument électrique pour l'analyse ou la vérification non destructrice de corps solides |
SU1566234A1 (ru) * | 1988-02-05 | 1990-05-23 | Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения | Способ определени остаточных напр жений при двухосном напр женном состо нии ферромагнитных изделий и устройство дл его осуществлени |
RU2113691C1 (ru) * | 1993-05-27 | 1998-06-20 | Сергей Юрьевич Иванов | Неразрушающий способ определения деформирующей способности технологических остаточных напряжений |
DE10210541A1 (de) * | 2002-03-07 | 2003-09-18 | Cargolifter Ag I Ins | Verfahren und Anordnung zur Messung von Spannungen an elastisch verformbaren Flächen |
RU2220412C1 (ru) * | 2002-08-12 | 2003-12-27 | Закрытое акционерное общество "Дальневосточная технология" | Способ определения физико-механических свойств материала с покрытием |
RU2327124C2 (ru) * | 2006-06-09 | 2008-06-20 | Сергей Юрьевич Иванов | Неразрушающий способ определения механических напряжений в поверхностном слое изделий из металлов и сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR960015757B1 (ko) | 크랭크축의 제조방법 | |
Singh et al. | Comparison of deforming forces, residual stresses and geometrical accuracy of deformation machining with conventional bending and forming | |
EP2760630A1 (en) | In-process compensation of machining operation and machine arrangement | |
KR20110008252A (ko) | 크랭크샤프트의 센터홀 결정 방법 및 장치 | |
Pirling et al. | Residual stress distribution in seamless tubes determined experimentally and by FEM | |
RU2804685C2 (ru) | Способ диагностики осевых остаточных напряжений в маложестких цилиндрических деталях | |
Paramasivam et al. | Numerical simulation of cold orbital forging process for gear manufacturing | |
Torsakul et al. | Effects of three parameters on forming force of the single point incremental forming process | |
Mohadzir et al. | In-situ worn geometry effect over the surface roughness propagation during micro milling process | |
CN113094842B (zh) | 一种碟形薄壁构件的残余应力场建模方法 | |
Zhu et al. | Microstructure evolution of Inconel 718 alloy during ring rolling process | |
CN110705131A (zh) | 基于加工表面层高周疲劳的机械构件寿命预测方法 | |
Halchuk et al. | Impact of technological system’s characteristics on the machining accuracy of bearing rings | |
Dolimont et al. | Influence on surface characteristics of electron beam melting process (EBM) by varying the process parameters | |
CN113092253B (zh) | 一种测量变形合金临界变形条件的方法 | |
Haghani et al. | Design and manufacture a novel tool in the incremental sheet metal forming process and its effects on the process parameters | |
JPH05223761A (ja) | 焼入検査方法 | |
Lisiecki et al. | Numerical modelling of the multi-stage production process of large-size rings rolling for the shipbuilding industry including analysis of internal discontinuities | |
Wang et al. | Influence of feed rate on damage development in hot ring rolling | |
Husmann et al. | Determination of influencing factors on ring climbing in radial-axial ring rolling via design of experiments | |
US20170182630A1 (en) | Fine Machining Method and Machine Tool Unit | |
Filinov et al. | The monitoring of technological stresses by the method of magnetic noise | |
JP2017159312A (ja) | 鍛造品の予備成形設備および予備成形方法 | |
Gaidhane et al. | Design and implementation of magnetic field effect sensor for ISF process | |
CN103878553B (zh) | 高精度v形环状轴承组件的加工方法 |