SU1076474A1 - Method for relieving residual stress in parts - Google Patents

Method for relieving residual stress in parts Download PDF

Info

Publication number
SU1076474A1
SU1076474A1 SU823389409A SU3389409A SU1076474A1 SU 1076474 A1 SU1076474 A1 SU 1076474A1 SU 823389409 A SU823389409 A SU 823389409A SU 3389409 A SU3389409 A SU 3389409A SU 1076474 A1 SU1076474 A1 SU 1076474A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
parts
stresses
loading
magnitude
residual stresses
Prior art date
Application number
SU823389409A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Георгиевич Горенко
Юрий Анатольевич Пронин
Петр Владимирович Русаков
Анатолий Андреевич Снежко
Original Assignee
Институт проблем литья АН УССР
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 Институт проблем литья АН УССР filed Critical Институт проблем литья АН УССР
Priority to SU823389409A priority Critical patent/SU1076474A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1076474A1 publication Critical patent/SU1076474A1/en

Links

Abstract

СПОСОБ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ДЕТАЛЯХ, включающий предварительное статическре нагружение детали и вибрацию при резонансных частотах отдельных ее частей, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процессу, повышени  геометрической и размерной точности при их эксплуатации, осуществл ют предварительное статическое нагружение частей деталей с максимальными остаточными напр жени ми до величины суммарных напр жений в 1,05-1,3 раза больших предела текучести материала деталей.METHOD OF REMOVING RESIDUAL VOLTAGES IN DETAILS, including preliminary static loading of a part and vibration at resonant frequencies of its individual parts, characterized in that, in order to intensify the process, to increase the geometric and dimensional accuracy of their operation, they carry out preliminary static loading of parts of parts with maximum residues stresses up to a total stress of 1.05-1.3 times the large yield strength of the material of the parts.

Description

4 1 J 4 1 J

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к способам : сн ти  напр жений путем приложени  к детал м нагрузок, привод щих к получению суммарных напр жений, превыиающих предел текучести материала деталей.The invention relates to mechanical engineering, in particular to methods of: relieving stresses by applying to parts of loads, resulting in total stresses exceeding the yield strength of the material of the parts.

Известен способ уменьшени  уровн  остаточных напр женип в детал х включающий вибрационное нагружение с наложением крутильных колебаний вокруг оси, перпендикул рной главной составл ю1чей остаточных напр жений 1J .A known method for reducing the level of residual stresses in parts involves vibrating loading with the application of torsional oscillations around an axis perpendicular to the main component of residual stresses 1J.

К недостаткам способа относитс  то, что получаема  скорость протекани  релаксации остаточных напр жений в детал х мала и снижение уровн  остаточных напр жений подучаетс  небольшое, поэтому детали ,в процессе эксплуатации деформируютс  и имеют малую стабильность размеров , особенно в тех част х деталей , где сохран етс  высокий уровен остаточных напр жений.The disadvantages of the method are that the resulting rate of relaxation of residual stresses in the parts is small and the decrease in the level of residual stresses results in a small, so the parts are deformed during operation and have little dimensional stability, especially in those parts where high level of residual stresses.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к преддагаемому  вл емс  способ сн ти  внутренних напр жений в металлических детал х, обеспечивающий ускорение процесса сншхени  уровн  напр жений , включающий предварительно нагружение деталей сосредоточенной массой, величина которой составл ет 0,03-50 величиныМассы обрабатываемой детали, и последующую вибрации детали при резонансной частоте 2 .The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a method of relieving internal stresses in metal parts, which accelerates the process of reducing stress levels, including preloading of parts with a concentrated mass, the value of which is machined. and the subsequent vibration of the part at the resonant frequency 2.

Недостатком указанного способа  вл етс  то, что статическое нагружение деталей проводитс  без учета конструктивных особенностей деталей величины остаточных напр жений в детал х и величины суммарных напр жений в отдельных наиболее нагруженшлх част х деталей.The disadvantage of this method is that the static loading of parts is carried out without taking into account the design features of the parts, the magnitude of the residual stresses in the parts and the magnitudes of the total stresses in some of the most loaded parts of the parts.

Нагружение сосредоточенней массой приводит к уменьшению амплитуды колебаний части отливки, вошедшей в резонанс. Нагружение части детали, вошедшей в резонанс, происходит от изгибных колебаний и зависит от величины амплитуды изгиба. Так как величина изгиба за каждый цикл колебаний имеет положительную и отрицательную величину относительно нейтральной оси, то по сечению части детали, вошедшей в резонанс, возникают сжимающие и раст гивающие напр жени  определеннойвеличины. Чем больше-величина сосредоточенной массы, котора  нагружает обрабатываемую деталь, тем при резонансных частотах получаетс  меньша  величина изгиба за цикл и тем меньше величина возникающих циклических Ссжимающих и раст гивающих ) напр жений . Таким образом, применениеLoading with a concentrated mass leads to a decrease in the amplitude of oscillations of a part of the casting that has entered into resonance. The loading of a part of the part that entered into resonance comes from bending oscillations and depends on the magnitude of the bending amplitude. Since the magnitude of the bend for each cycle of oscillations has a positive and negative value relative to the neutral axis, over the cross section of the part of the part that entered into resonance, compressive and tensile stresses of a certain magnitude appear. The larger the magnitude of the concentrated mass that loads the workpiece, the lower the bending rate per cycle at resonant frequencies and the smaller the magnitude of the resulting cyclic compressive and tensile stresses. Thus, the application

данного способа не позвол ет стабильно , во всем пределе нагружени  сосредоточенной массой, получить увеличение скорости протекани  процесса релаксации остаточных напр 5 жений и повысить геометрическую и размерную точность деталей при их эксплуатации.This method does not allow stably, in the entire loading limit of the concentrated mass, to obtain an increase in the rate of relaxation of the residual stresses and to improve the geometrical and dimensional accuracy of the parts during their operation.

Цель изобретени  - интенсифика . ци  процесса, повышение геометри0 ческой и размерной точности деталей при их эксплуатации.The purpose of the invention is intensification. process, increasing the geometric and dimensional accuracy of parts during their operation.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу сн ти  остаточных напр жений в детал х, вклю5 чающему предварительное статическое нагружение детали и вибрацию при резонансных частотах отдельных ее частей, осуществл ют предварительное статическое нагружение часд тей деталей с максимальными остаточными напр жени ми до величины суммарных напр жений в 1,05-1,3 раза больших- предела текучести материала деталей.This goal is achieved by the fact that according to the method of removing residual stresses in parts, including preliminary static loading of the part and vibration at the resonant frequencies of its individual parts, the parts of the parts with maximum residual stresses are pre-static to the total stresses 1.05-1.3 times greater than the yield strength of the material of the parts.

5 Сущность изобретени  заключаетс  в том, что основные, наиболее нагруженные раст гивающими напр жени ми элементы деталей предварительно нагружают статическими нагрузками , а: затем вибрируют при резонансных частотах этих элементов деталей, нагружа  динамическими нагружени ми такой величины, чтобы суммарные напр жени  в этих элементах деталей были в 1,05-1,3 раза большими, чем5 The essence of the invention is that the main elements most loaded with tensile stresses are preloaded with static loads, and then vibrate at the resonant frequencies of these elements of the parts, loading with dynamic loads of such magnitude that the total stresses in these elements of the parts were 1.05-1.3 times larger than

5 предел текучести материала детали. Обычно величина остаточных раст гивающих напр жений в основных элементах отливок составл ет 40-80% от величины предела текучести мате0 риала. Дл  получени  необходимых величин суммарных напр жений, обеспечивающих повышение скорости и полноты протекани  процесса релаксации остаточных .напр жений, величина при5 лагаемых статических напр жений должна составл ть 20-50% от предела текучести материала, так как величина динамических напр жений, возникающих при вибрации элементов детап лей при их резонансных частотах,5 yield strength of the part material. Typically, the magnitude of the residual tensile stresses in the basic elements of the castings is 40-80% of the yield strength of the material. In order to obtain the required values of the total stresses that increase the speed and completeness of the relaxation process of residual stresses, the magnitude of the applied static stresses should be 20-50% of the yield strength of the material, as the magnitude of the dynamic stresses arising from the vibration of the elements details at their resonant frequencies,

не -прёвьи ает 15-.40% от величины предела текучести материала.non-cracks 15-.40% of the yield strength of the material.

Если суммарные напр жени , прикладываемые к наиболее нагруженным элементам отливок, достигают величинIf the total stresses applied to the most loaded casting elements reach values

5 в 1,05-1,3 раза болыиих предела текучести материала, в этих част х деталей происходит пластическа  деформаци , сопровождающа с  снижением уровн  остаточных напр жений и значи0 тельным перераспределением напр жений во всей конструкции.5 is 1.05-1.3 times the large yield strength of the material, plastic deformation occurs in these parts of the parts, accompanied by a decrease in the level of residual stresses and a significant redistribution of stresses in the whole structure.

При превышении величиной суммарных напр жений меньше чем в 1,05 раза предела текучести материала ско5 ость деформации наиболее нагруженных элементов деталей оказываетс  недостаточной и дл  оптимального снижени  уровн  остаточных напр жений процесс приложени  вибронагрузок должен быть длительным.When the total stresses are less than 1.05 times the yield strength of the material, the deformation rate of the most loaded elements of the parts is insufficient and in order to optimally reduce the level of residual stresses, the process of applying vibratory loads should be long.

При превьшении суммарными напр жени ми предела текучести более чем в 1, скорость деформации элементов деталей получаетс  большой и неравномерной в различных част х деталей, а результате детали короб тс  и в наиболее нагруженных элементах образуютс  трещины.When the total stress exceeds the yield stress by more than 1, the deformation rate of the elements of the parts is large and uneven in different parts of the parts, and as a result the parts are boxed and cracks are formed in the most loaded elements.

Кратковременное циклическое нагружение , которое получаетс  при вибрационном нагружении частей отливок при резонансной частоте, позвол ет на полуцикле нагружени  получить необходимую величину напр жений , равную 1,05-1,3 предела текучести материала, и при этом снижаетс  уровень остаточных напр жений а перераспределение напр жений в отливках не вызывает образовани  в них трещин.Short-term cyclic loading, which is obtained by vibratory loading of parts of castings at a resonant frequency, allows for the half-cycle of loading to obtain the necessary magnitude of stresses equal to 1.05-1.3 of the yield strength of the material, and at the same time the level of residual stresses decreases and redistribution of stresses in castings does not cause cracks in them.

Обработанные согласно предпагаемому способу детали имеют низкий уровень остаточных напр жений, и поэтому при. эксплуатации сохран етс  геометрическа  и размерна  точность деталей.The machined parts according to the method proposed have a low level of residual stresses, and therefore at. operation, the geometrical and dimensional accuracy of parts is maintained.

Пример. Сравнительные исследовани  обработки по известному и предлагаемому способам провод т на корпусе редуктора вальцов дл  резины изготовленного из чугуна марки СЧ 20 Габаритные размеры отливки 11бОхб80 х820, масса 825 кг, преобладающа  толщина стенок 15 мм. Исследование уровн  остаточных напр жений в отливке показывают, что наибольший уровень раст гивающих напр жений наблюдаетс  в зоне сопр жени  подшипников с боковыми стенками корпуса редуктора.Example. Comparative studies of the processing according to the known and proposed methods are carried out on the housing of a roller reducer for rubber made of cast iron of grade SCH 20. The overall dimensions of the casting are 11bхх8080, weight 825 kg, the prevailing wall thickness is 15 mm. Investigation of the level of residual stresses in the casting show that the highest level of tensile stresses is observed in the interface between the bearings and the side walls of the gearbox housing.

Полученные при проведении исследований данные приведены в таблице. Obtained during the research data are given in the table.

Из данных таблицы видно, что режимы 1-4 соответствуют известному способу, режим 5 имеет суммарную нагрузку меньше необходимой, режим 10 имеет суммарную нагрузку больше необходимой, а режили 6-9 соответствуют предлагаемому способу.From the data in the table it can be seen that modes 1-4 correspond to the known method, mode 5 has a total load less than necessary, mode 10 has a total load more than necessary, and they cut 6-9 correspond to the proposed method.

.Нагружение редуктора по предлагаемому способу производитс  струбцинами , специальными домкратами, скобами, которыемогут изготовл тьс  специально дл  определенной детали или могут быть унифицированы.The loading of the gearbox according to the proposed method is carried out with clamps, special jacks, brackets, which can be manufactured specifically for a particular part or can be unified.

Исследовани  показывают, что использование дл  нагружени  сосредоточенной массы в пределах 0,03-50 величин массы обрабатываемой детали , особенно при верхнем пределе нагружени , вызывает в част х детали с максимальным уровнем раст гивающих напр жений сжимающие напр жени . Кроме того, Нагружение деталей сосредоточенной массой значительно увеличивает нагрузку на вибраторы и уменыиает величину напр жений , возникающих в различных част х деталей при их вибрации при резонансных частотах.Studies show that the use of a concentrated mass for loading within 0.03–50 values of the mass of the workpiece, especially at the upper loading limit, causes in parts of the part with a maximum level of tensile stress compressive stresses. In addition, loading parts with a concentrated mass significantly increases the load on the vibrators and reduces the magnitude of the stresses that occur in different parts of the parts when they vibrate at resonant frequencies.

Проведенные измерени  расточенных деталей корпусов черв чных редукторов , результаты испытаний которых представлены в таблице, показывают , что, если овальность внутреннего диаметра корпуса черв чного колеса при использовании известного способа виброобработки деталей составл ет 0,9-0,12 мм (режимы 1-4), тс при использовании предлагаемого способа виброобработки величина овальности диаметра уменьшаетс  цо 0,040 ,05 мм (режимы 9-11) , т.е. больше, чем в два раза. У деталей корпусов, не прошедших процесс виброобработки , овальность диаметра после расточ ки составл ет 0,15-0,18 мм.Measurements of the bored parts of the worm gearboxes, the test results of which are presented in the table, show that if the internal diameter of the worm wheel case is ovality when using the known method of vibro-processing of parts is 0.9-0.12 mm (modes 1-4) When using the proposed method of vibration treatment, the value of the diameter ovality decreases by 0.040.0.05 mm (modes 9-11), i.e. more than twice. For case parts that have not undergone the process of vibro-processing, the ovality of the diameter after boring is 0.15-0.18 mm.

Таким образом, предлагае1«ай способ по сравнению с известным позвол ет получить детали с большей геометрической и размерной точностью.Thus, the proposed 1 ”method compared to the known method allows to obtain parts with greater geometric and dimensional accuracy.

Полученные результаты показывают что по сравнению с известным предлагаемый способ сн ти  остаточных напр жений в детал х позвол ет в местах наличи  максимальных раст гивающих напр жений снизить уровень напр жени  е 37,4-38,1 до 27,5-29,3 МП Кроме того, установлено, что использование предлагаемого способа поэвол ет уменьшить в 1,65-1,9 раза деформацию деталей в процессе эксплуатации .The obtained results show that, in comparison with the known, the proposed method of removing residual stresses in parts allows in places with the maximum tensile stresses to reduce the level of stress from 37.4-38.1 to 27.5-29.3 MP In addition In addition, it was found that the use of the proposed method makes it possible to reduce by 1.65-1.9 times the deformation of parts during operation.

Ожидаемый экономический эффект от вне/фени  предлагаемого способа за счет снижени  уровн  остаточных напр жений на 20-27%, уменьшени  деформации деталей в 1,65-1,9 раза и повышени  геометрической точности деталей составит 6,32-6,78 руб. на 1 т годных деталей типа корпусов редукторов .The expected economic effect of the off-line method of the proposed method by reducing the level of residual stresses by 20-27%, reducing the deformation of parts by 1.65-1.9 times and increasing the geometric accuracy of parts will be 6.32-6.78 rubles. on 1 ton of suitable parts like gearbox housing.

Величина сжимающих напр жений , возникающих в отливках при нагружении их сосредоточенной массой , МПаThe magnitude of the compressive stresses that occur in castings when loaded with a concentrated mass, MPa

Максимальна  величина раст гивающих напр жений от статического нагружени  деталей, МПаMaximum tensile stresses due to static loading of parts, MPa

Пределы частоты вибрационной обработки детали, .ГцFrequency limits for vibration machining of a part, .Hz

Длительность вибрационного нагружени  деталей,Duration of vibration loading of parts

Величина раст гиваквдих напр жений, возникан цих при вибрационной обработке отливок, МПаThe magnitude of the tensile stress, arises tsikh when vibrating processing of castings, MPa

Величина предела текучести материала отливки,МПаThe value of the yield strength of the casting material, MPa

Величина суммарных напр жений в отливке при ее обработке по различный режимам, МПаThe value of the total stress in the casting during its processing in different modes, MPa

Максимальна  величина .остаточных напр жений в отливках после предлагаемой обработки, МПаThe maximum value of residual stresses in castings after the proposed treatment, MPa

33,4. 54,333.4. 54.3

69,569.5

44-10338-10639-10444-10338-10639-104

0,80.8

0,80.8

0,750.75

21,421.4

21,921.9

2 9,.82 9, .8

142142

142142

142142

137137

4,64.6

26,526.5

34,335,7.30,434,335,7.30,4

Продолжение таблицыTable continuation

Величина максимальных раст гивающих остаточных напр жений в отливках , МПаMaximum tensile residual stresses in castings, MPa

37,937.9

37,6 . 37,437.6. 37.4

37,5 Величина рабочих напр жений в процессе эксплуа38-46 38--46 тации отливки, МПа Величина нагружени  в массе от массы отливки Величина сжимающих напр жений , возникающих в отливках при нагружении их сосредоточенной массой, МПа Максимальна  величина раст гивающих напр жений от статического нагружени  деталей, МПа Пределы частоты вибрационной обработки детали, 41-103 42-10 Гц Длительность вибрационного нагружени  деталей, ч Величина раст гивающих напр жений, возникающих при вибрационной обра29 ,3 28,6 ботке отливок, МПа Величина предела текучести материала отливки, МПа Величина суммарных напр жений в отливке при ее обработке по различным 149,1163,4 режимам, МПа Максимальна  величина остаточных напр жений в отливках после предлагаемой обработки, МПа37.5 Amount of working stresses in the process of operation of casting, MPa Amount of loading in mass of the mass of casting Amount of compressive stresses that occur in castings when loaded with their concentrated mass, MPa Maximum value of tensile stresses from static loading of parts, MPa Frequency limits of vibration processing of a part, 41-103 42-10 Hz Duration of vibration loading of parts, h The magnitude of tensile stresses arising from the vibration treatment, 3 28.6 castings, MPa The magnitude of the yield point and the casting material, MPa The magnitude of the total stresses in the casting during its processing in various 149.1163.4 modes, MPa The maximum value of the residual stresses in the castings after the proposed treatment, MPa

Продолжение таблицы 97,2 0,70 26,1 8-46 38-4638-46 07,0 43-101 1-106 43-103 0,80 , 75 0,70 8,4 72,8 5,7 Отливка треснулаContinuation of the table 97.2 0.70 26.1 8-46 38-4638-46 07.0 43-101 1-106 43-103 0.80, 75 0.70 8.4 72.8 5.7 Casting cracked

Claims (1)

СПОСОБ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ДЕТАЛЯХ, включающий предварительное статиче.скре нагружение детали и вибрацию при резонансных частотах отдельных ее частей, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессу, повышения геометрической и размерной точности при их эксплуатации, осуществляют предварительное статическое нагружение частей деталей с максимальными остаточными напряжениями до величины суммарных напряжений в 1,05-1,3 раза больших предела текучести материала деталей.METHOD FOR REMOVING RESIDUAL STRESSES IN DETAILS, including preliminary static loading of a part and vibration at resonant frequencies of its individual parts, characterized in that, in order to intensify the process, increase geometric and dimensional accuracy during their operation, preliminary static loading of parts of parts with maximum residual stresses to a value of total stresses of 1.05-1.3 times the yield strength of the material of the parts. 1076474 А1076474 A
SU823389409A 1982-01-25 1982-01-25 Method for relieving residual stress in parts SU1076474A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823389409A SU1076474A1 (en) 1982-01-25 1982-01-25 Method for relieving residual stress in parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823389409A SU1076474A1 (en) 1982-01-25 1982-01-25 Method for relieving residual stress in parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1076474A1 true SU1076474A1 (en) 1984-02-29

Family

ID=20995016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823389409A SU1076474A1 (en) 1982-01-25 1982-01-25 Method for relieving residual stress in parts

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1076474A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 637232, кл. В 23 Р 25/00, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР № 559970, кл. С 21 D 1/30, 1975. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dawson et al. Vibratory stress relief: a fundamental study of its effectiveness
ES2005350A6 (en) Method for the operation of a machine for stress relief by vibration.
CN105301113B (en) The metal Ultrasonic fatigue testing method of the plate tensile sample of section containing cross-section
SU1076474A1 (en) Method for relieving residual stress in parts
JPH0310022A (en) Improving method for durability of crankshaft used in piston engine
Kristoffy Metal forming with vibrated tools
Biddell et al. The development of oscillatory metal-drawing equipment—an engineer's view
SU1227691A1 (en) Method of relieving residual stress in metal structures
CN202705426U (en) Vibration ageing device of compressor cylinder
SU943301A1 (en) Method for relieving strains in metal parts
SU1101470A1 (en) Method for treating threaded parts
US20220080510A1 (en) Device for Controlling Deformation of A Large-Scale Crankshaft
CN111079234A (en) Method, system and device for determining optimal intensity of shot blasting and storage medium
RU2086381C1 (en) Method for assembling shaft-and-bushing connections
JPH02305930A (en) Oscillation type residual stress removing method
SU1502629A1 (en) Method of working metal articles
RU2718535C2 (en) Method of stabilizing the shape and dimensions of platforms used for mounting equipment
Kendall The Influence of the Bauschinger Effect on Re-Yielding of Autofrettaged Thick-Walled Cylinders
RU2553124C2 (en) Hardening of metal parts of machines
SU804389A1 (en) Method of surface-strengthening by vibration
SU1399355A1 (en) Method and apparatus for treating metal articles
SU1581752A1 (en) Method of treating metal articles
Slavov TORSIONAL VIBRATIONS IN THE SAW UNIT OF A KIND OF CIRCULAR SAW. NUMERICAL INVESTIGATIONS OF THE NATURAL FREQUENCIES AND MODE SHAPES
SU1353826A1 (en) Method of working metal articles
SU899678A1 (en) Method for relieving residual strain in parts