UA12480U - A process for strengthening crankshafts - Google Patents
A process for strengthening crankshafts Download PDFInfo
- Publication number
- UA12480U UA12480U UAU200506828U UAU200506828U UA12480U UA 12480 U UA12480 U UA 12480U UA U200506828 U UAU200506828 U UA U200506828U UA U200506828 U UAU200506828 U UA U200506828U UA 12480 U UA12480 U UA 12480U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- strengthening
- shaft
- neck
- cylindrical part
- crankshafts
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 24
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Корисна модель стосується термічної та деформаційної обробки металів і може бути використана для 2 поверхневого зміцнення шийок колінчастих валів з нагріванням лазерним випромінюванням.A useful model relates to heat and deformation treatment of metals and can be used for 2 surface hardening of crankshaft journals with laser radiation heating.
Відомий процес зміцнення колінчастих валів, що включає гартування променем лазера 50-7095 поверхні циліндричної частини кожної шийки зі створенням зміцненої зони у вигляді смуги, розташованої по гвинтовій лінії, об'ємне відпускання вала при 250-3502С протягом 1,5-2,0 годин і наступне обкатування поверхні кожної шийки роликами із зусиллям 100-120Окгс |Авт.свид. СРСР Мо1427845 МПКА: С2101/09).The known process of strengthening crankshafts, which includes laser beam hardening 50-7095 of the surface of the cylindrical part of each neck with the creation of a strengthened zone in the form of a strip located along a helical line, volume tempering of the shaft at 250-3502C for 1.5-2.0 hours and subsequent rolling of the surface of each neck with rollers with a force of 100-120 Okgs | Auto speed. USSR Mo1427845 MPKA: C2101/09).
Відомий процес не забезпечує однорідність властивостей шийки вала по її довжині, що призводить до зниження міцності від утомленості і негативно позначається на зносостійкості вала.The known process does not ensure homogeneity of the properties of the shaft neck along its length, which leads to a decrease in fatigue strength and negatively affects the wear resistance of the shaft.
Найбільш близьким по технічній суті до процесу, що заявляється, є процес зміцнення колінчастих валів, переважно з високоміцного чавуну, що включає гартування променем лазера 50-7095 поверхні циліндричної частини кожної шийки вала зі створенням зміцненої зони, що складається із гвинтоподібної смуги і двох кільцевих смуг. Кожна кільцева смуга розташована на відстані 2-4 ширини смуги лазерного зміцнення від галтелі. Площина кільцевих смуг перпендикулярна осі вала. Гартування променем лазера для створення зміцненої зони у вигляді гвинтоподібної смуги починають і закінчують у місцях суміщення початку і кінця відповідних зміцнених зон у вигляді кільцевих смуг. Потім вал піддають об'ємному відпусканню при 250-3502С протягом 1,5-2 годин і, нарешті, обкатують поверхню циліндричної частини кожної шийки роликами на довжині, що симетрично перевищує довжину загартованої зони на 4-6 ширини смуги лазерного зміцнення Патент УкраїниThe closest in terms of technical substance to the claimed process is the process of strengthening crankshafts, preferably made of high-strength cast iron, which includes laser beam hardening 50-7095 of the surface of the cylindrical part of each shaft neck with the creation of a strengthened zone consisting of a helical strip and two annular strips . Each ring band is located at a distance of 2-4 widths of the laser hardening band from the fillet. The plane of the annular bands is perpendicular to the axis of the shaft. Hardening with a laser beam to create a hardened zone in the form of a helical band begins and ends at the places where the beginning and end of the corresponding hardened zones in the form of ring bands meet. Then the shaft is subjected to volumetric tempering at 250-3502C for 1.5-2 hours and, finally, the surface of the cylindrical part of each neck is rolled with rollers for a length that symmetrically exceeds the length of the hardened zone by 4-6 times the width of the laser hardening band. Patent of Ukraine
Мо18690 С1; МПК: С2101/09).Mo18690 C1; IPC: C2101/09).
Відомий процес зміцнення не забезпечує симетричну по довжині шийки епюру розподілу залишкових напружень, що обумовлено особливостями напружено-деформованого стану матеріалу колінчастого вала в процесі ротаційного впливу ролика на деталь, що оброблюється, і негативно позначається на утомних характеристиках колінчастого вала і його працездатності. При цьому відомий процес не забезпечує можливості щей обкатування всієї поверхні циліндричної частини шийки пристроєм з однієї установки, а його реалізація вимагає значних витрат часу на виконання зміцнювальних операцій.The known strengthening process does not provide a symmetrical distribution of residual stresses along the length of the neck, which is due to the peculiarities of the stress-strain state of the crankshaft material in the process of the roller's rotational impact on the part being processed, and has a negative effect on the fatigue characteristics of the crankshaft and its performance. At the same time, the known process does not provide the possibility of running-in the entire surface of the cylindrical part of the neck with the device from one installation, and its implementation requires considerable time spent on strengthening operations.
Технічною задачею, на рішення якої спрямована корисна модель, є підвищення опору утомі шляхом забезпечення рівномірного розподілу залишкових напружень стиску по довжині шийки. оThe technical problem, the solution of which is aimed at the useful model, is to increase the resistance to fatigue by ensuring the uniform distribution of residual compressive stresses along the length of the neck. at
Поставлена задача вирішується тим, що у відомому процесі, що включає гартування променем лазера с 50-7096 поверхні циліндричної частини кожної шийки вала зі створенням зміцненої зони, що складається із гвинтоподібної смуги і двох, розташованих кожна на відстані 2-4 смуги лазерного зміцнення від галтелі, т кільцевих смуг, площина яких перпендикулярна осі вала, причому гартування променем лазера для утворення Ге! гвинтоподібної смуги починають і закінчують у місцях суміщення початку і кінця відповідних кільцевих смуг, об'ємне відпускання при 250-350 2 протягом 1,5-2 годин і обкатування, відповідно до корисної моделі, - обкатування виконують накатним роликом, створюючи одночасно по всій довжині циліндричної частини шийки ряд зміцнених смуг у вигляді витків, що зсуваються з частковим перекриттям при кожному наступному оберті вала, при цьому ширину зміцненої смуги розраховують за формулою: « з в-- 1 - с пи - о й Ь - ширина зміцненої смуги; «» Ї - крок смуг зміцнення; о - коефіцієнт перекриття смуг зміцнення; п - число обертів вала. - Процес, що заявляється, у порівнянні з найближчим аналогом, забезпечує підвищення опору утомі, що підтверджують результати проведених випробувань. де Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображені: зміцнювана шийка 1 колінчастого вала 2; ї» накатний ролик З зі спіральним профілем для реалізації процесу, що заявляється; підтримувальний ролик 4, 5р призначений для виключення коробления вала 2 у процесі зміцнення; ряд смуг 5, зміцнених за перший оберт бо вала 2; ряд смуг 6, зміцнених за другий оберт вала. Ряд смуг б зсунений відносно ряду смуг 5 з частковим о перекриттям останніх.The problem is solved by the fact that in a known process, which includes hardening with a laser beam from 50-7096 the surface of the cylindrical part of each shaft neck with the creation of a strengthened zone consisting of a helical strip and two, each located at a distance of 2-4 strips of laser hardening from the fillet , t ring bands, the plane of which is perpendicular to the axis of the shaft, and hardening with a laser beam for the formation of He! helical strips begin and end at the places where the beginning and end of the corresponding ring strips meet, volumetric release at 250-350 2 for 1.5-2 hours and rolling, according to the useful model - rolling is performed with a rolling roller, simultaneously creating along the entire length of the cylindrical part of the neck, a number of reinforced strips in the form of turns, which shift with a partial overlap with each subsequent revolution of the shaft, while the width of the reinforced strip is calculated according to the formula: "z в-- 1 - с пи - о и б - width of the reinforced strip; "" Y - the step of the reinforcement bands; o - coefficient of overlap of strengthening bands; n is the number of revolutions of the shaft. - The claimed process, in comparison with the closest analogue, provides increased fatigue resistance, which is confirmed by the results of the tests. where The essence of the useful model is explained by the drawing, which shows: reinforced neck 1 of the crankshaft 2; i» rolling roller Z with a spiral profile for the implementation of the claimed process; the supporting roller 4, 5p is designed to eliminate the bending of the shaft 2 during the strengthening process; a row of strips 5, strengthened for the first rotation of the shaft 2; a row of strips 6, strengthened for the second rotation of the shaft. The number of lanes would be shifted relative to the number of lanes 5 with a partial overlap of the latter.
Процес, що заявляється, реалізований при оброблянні колінчастих валів з високоміцного чавуну такого хімічного складу, мас.9в: 2,8...3,8С; 1,8...2,351; 0,5...1,0Ми; 0,05...0,1Ма4, 5 0,5Мі; 5 015Сг; 5 0,05Р; 5 0,0255.The claimed process is implemented in the processing of crankshafts from high-strength cast iron of the following chemical composition, wt. 9v: 2.8...3.8С; 1.8...2.351; 0.5...1.0 My; 0.05...0.1 Ma4, 5 0.5 Mi; 5 015Sg; 5 0.05P; 5 0.0255.
Основа - Ре.Basis - Re.
На установці ЛТ1-2 виконували лазерне гартування поверхні шийок колінчастих валів з діаметром шийок с вала 250мм за таким режимом: потужність випромінювання - 2,5кВт; густина потужності - 9ОВт/мм 2; лінійна швидкість переміщення -At the LT1-2 installation, laser hardening of the surface of the crankshaft necks with a diameter of the shaft necks of 250 mm was carried out in the following mode: radiation power - 2.5 kW; power density - 9 W/mm 2; linear speed of movement -
ЗБмм/хв; ширина смуги гарту - 7мм; глибина загартованого шару - 1,1мм. 60 Після об'ємного відпускання при 250-350 «С протягом 1,5-2 годин галтелі валів були обкатані за допомогою гідравлічного трьохроликового пристрою (К8 - зусиллям 22кКН на ролик, К2,5 - зусиллям 1ЗКН на ролик).ZBmm/min; the width of the card band is 7 mm; the depth of the hardened layer is 1.1 mm. 60 After volumetric tempering at 250-350 °C for 1.5-2 hours, the shaft fillets were run-in using a hydraulic three-roller device (K8 - with a force of 22kKN per roller, K2.5 - with a force of 1ZKN per roller).
Шийки 1 довжиною І-120мм кожна колінчастого вала 2 обкатували за допомогою накатного ролика З зі спіральним профілем, створюючи одночасно чотири зміцнені смуги 5 у вигляді витків. За один оберт колінчастого вала 2 накатний ролик З робить неціле число обертів, у результаті чого при наступному оберті 65 вала 2 відбувається зсув кожної з чотирьох смуг 5, зміцнених за попередній оберт вала 2, на величину (б- 4 ),The necks 1 with a length of 1-120 mm each of the crankshaft 2 were rolled using a rolling roller Z with a spiral profile, simultaneously creating four reinforced strips 5 in the form of turns. During one revolution of the crankshaft 2, the roller Z makes a non-integer number of revolutions, as a result of which, at the next revolution 65 of the shaft 2, each of the four strips 5, strengthened during the previous revolution of the shaft 2, is shifted by the amount (b-4),
де Б -- ширина зміцненої смуги 5, А - величина перекриття кожної зміцненої смуги 5. На підставі експериментальних даних коефіцієнт перекриття в А прийнятий рівним 0,4, що дало можливість забезпечити (з високу ефективність зміцнення.where B is the width of the reinforced strip 5, A is the amount of overlap of each reinforced strip 5. Based on experimental data, the overlap coefficient in A is taken to be equal to 0.4, which made it possible to ensure high strengthening efficiency.
За перший оберт вала 2 сумарна величина зміцненої поверхні складає 45. При другому оберті вала, після зсуву кожної з смуг 5 зміцнення, сумарна величина зміцненої поверхні складе 4Б--4р1-о- 40р(2-о3. Таким чином, зсув з частковим перекриттям кожної з чотирьох смуг зміцнення при кожному наступному оберті вала 2 дає можливість за задане число п обертів зміцнити всю циліндричну частину поверхні шийки 1. Крок зміцнених смуг зом Задане число п обертів вала 2 дорівнює 6. Ширина Б зміцненої смуги 5, розрахована по 4 формулі, склала 8,33мм.During the first revolution of shaft 2, the total value of the strengthened surface is 45. During the second revolution of the shaft, after the shift of each of the bands 5 of strengthening, the total value of the strengthened surface will be 4B--4r1-o-40r(2-o3. Thus, the shift with partial overlap each of the four strengthening bands with each subsequent revolution of shaft 2 makes it possible to strengthen the entire cylindrical part of the surface of the neck 1 for a given number of n revolutions. was 8.33 mm.
Прийняті параметри забезпечили практично 10095 зміцнення циліндричної частини поверхні шийки 1 вала 2 /5 за задане (п-б) число обертів. За перший оберт вала 2 сумарна величина зміцненої поверхні склала 4рИ1-со), а за б обертів вала -24Б0И1-с3 -119,952 мм що склало 99,9695 циліндричної частини поверхні шийки 1.The adopted parameters provided practically 10095 strengthening of the cylindrical part of the surface of the neck 1 of the shaft 2 /5 for the specified (n-b) number of revolutions. For the first rotation of the shaft 2, the total value of the strengthened surface was 4rІ1-со), and for the second rotation of the shaft -24Б0І1-с3 -119.952 mm, which was 99.9695 of the cylindrical part of the surface of the neck 1.
Для оцінки якості колінчастих валів, зміцнених за відомим процесом і процесом, що заявляється, досліджували розподіл залишкових напружень по довжині шийки і утомні характеристики валів. Розподіл залишкових напружень вивчали рентгенівським 72 на шийках натурних валів за допомогою зіп" ш- методом переносного приладу ПРИН.To assess the quality of crankshafts strengthened by the known process and the claimed process, the distribution of residual stresses along the length of the neck and the fatigue characteristics of the shafts were studied. The distribution of residual stresses was studied by X-ray 72 on the necks of natural shafts using the zip" method of the portable device PRYN.
Одержані результати представлені в таблиці 1. -; о со « "Кількість смуг зміцнення - 4, ширина смуги зміцнення 8,3Змм, зусилля на ролик - 45кн. ій 2 - точка вимірювання в центрі шийки;The obtained results are presented in table 1. -; о со « "The number of strengthening bands - 4, the width of the strengthening band 8.3 mm, the force on the roller - 45 kn. 2 - the measurement point in the center of the neck;
Зо 3 - точка вимірювання на відстані 1Омм від правої галтелі. --From 3 - measuring point at a distance of 1 Ohm from the right fillet. --
На валах, виготовлених за процесом, що заявляється, виявлений рівномірний розподіл залишкових напружень по довжині шийки, що дозволяє в повному обсязі реалізувати переваги комплексного зміцнення « (лазерна термічна обробка з наступним обкатуванням роликами).On the shafts manufactured according to the claimed process, a uniform distribution of residual stresses along the length of the neck was found, which allows to fully realize the advantages of complex strengthening (laser heat treatment followed by roller rolling).
Додатковою перевагою процесу, що заявляється, є те, що він забезпечує повне зміцнення поверхні шийки за ші с істотно менше, у порівнянні з найближчим аналогом, число обертів вала, що дає можливість скоротити час ч зміцнювального обкатування і підвищити продуктивність процесу. я Порівняльні випробування на утомленість колінчастих валів, виготовлених за відомим процесом і процесом, що заявляється, здійснювали при знакосталому циклічному вигині на універсальній машині з гідропульсатором.An additional advantage of the claimed process is that it provides complete strengthening of the neck surface in significantly less, compared to the closest analogue, the number of shaft revolutions, which makes it possible to reduce the time h of strengthening run-in and increase the productivity of the process. Comparative fatigue tests of crankshafts manufactured by the known process and the claimed process were carried out under constant sign cyclic bending on a universal machine with a hydraulic pulsator.
База випробувань становила 5-105 циклів навантаження. - Результати випробувань представлені в таблиці 2. іме) я валів мм однієї шийки МПа со вам 00060029 те Що заявляється в 00117778 в5 в 11111611The test base was 5-105 load cycles. - The test results are presented in table 2. ime) I rolled mm of one neck MPa with you 00060029 what is declared in 00117778 v5 in 11111611
У колінчастих валів, виготовлених за процесом, що заявляється, границя обмеженої витривалості на 6,595 с вища, ніж у валів, виготовлених за відомим процесом.Crankshafts manufactured by the claimed process have a limit of 6.595 s higher than that of shafts manufactured by the known process.
Оптимальною шириною смуги зміцнення є розрахована за вищенаведеною формулою величина, що дорівнює 8,3Змм. Це дає можливість забезпечити високе значення границі обмеженої витривалості при відносно бо малому числі обертів вала, необхідному для зміцнення всієї поверхні шийки. Збільшення ширини зміцнення призводить до зниження границі витривалості, а її зменшення - до збільшення числа обертів вала при виконанні операції зміцнення.The optimal width of the strengthening band is calculated according to the above formula, equal to 8.3 mm. This makes it possible to ensure a high value of the limit of limited endurance with a relatively small number of revolutions of the shaft, necessary for strengthening the entire surface of the neck. An increase in the width of the strengthening leads to a decrease in the endurance limit, and its decrease - to an increase in the number of revolutions of the shaft during the strengthening operation.
Тривалі експлуатаційні випробування валів на розгорнутих двигунах підтвердили результати лабораторних досліджень. 65 Використання процесу зміцнення, що заявляється, колінчастих валів з високоміцного чавуну забезпечує, у порівнянні з найближчим аналогом, вищий рівень експлуатаційних характеристик.Long-term operational tests of shafts on deployed engines confirmed the results of laboratory studies. 65 The use of the claimed strengthening process of crankshafts made of high-strength cast iron provides, in comparison with the closest analogue, a higher level of operational characteristics.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU200506828U UA12480U (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | A process for strengthening crankshafts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU200506828U UA12480U (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | A process for strengthening crankshafts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA12480U true UA12480U (en) | 2006-02-15 |
Family
ID=37455594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU200506828U UA12480U (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | A process for strengthening crankshafts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA12480U (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449028C1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-04-27 | Владимир Павлович Бирюков | Hardening method of surface layers of flat long steel items |
| RU2661131C2 (en) * | 2012-09-06 | 2018-07-11 | Этхе-Тар, С.А. | Method and system for surface laser strengthening of the processed item |
| RU2682189C2 (en) * | 2014-03-11 | 2019-03-15 | Этхе-Тар, С.А. | Method and system for surface laser strengthening of the processed item |
-
2005
- 2005-07-11 UA UAU200506828U patent/UA12480U/en unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449028C1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-04-27 | Владимир Павлович Бирюков | Hardening method of surface layers of flat long steel items |
| RU2661131C2 (en) * | 2012-09-06 | 2018-07-11 | Этхе-Тар, С.А. | Method and system for surface laser strengthening of the processed item |
| RU2682189C2 (en) * | 2014-03-11 | 2019-03-15 | Этхе-Тар, С.А. | Method and system for surface laser strengthening of the processed item |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2377091C2 (en) | Manufacturing method of large-size springs from steel | |
| CN1100151C (en) | Method for heat-treating hollow cylindrical workpiece | |
| JP2008274433A (en) | Method and apparatus for continuously processing long bar by heat treatment using induction heating | |
| UA12480U (en) | A process for strengthening crankshafts | |
| CN1070433A (en) | The composite roll of outer material of roll and rotary casting | |
| DE3149007A1 (en) | "STEEL HEAT TREATMENT USING DIRECT ELECTRIC RESISTANCE HEATING" | |
| TWI235768B (en) | Heat-treated deformed steel wire and method and apparatus for manufacturing the same | |
| DE2538690A1 (en) | DEVICE FOR INDUCTIVE HEATING OF WORKPIECES, IN PARTICULAR FOR HEATING CAMSHAFT | |
| WO2018215484A1 (en) | Method and device for the induction hardening of a crankshaft | |
| US3557592A (en) | Apparatus for and method of producing strip metal | |
| JPS63274713A (en) | Heat treatment method for bar-like parts | |
| RU2547989C2 (en) | Production of high-strength springs of steel and device to this end (versions) | |
| US3980506A (en) | Process for manufacturing highly wear-resistant, undistorted, axially symmetrical parts | |
| EP3315618A1 (en) | Manufacturing method for machine part | |
| RU2346777C1 (en) | Method for production of high-loaded compression springs | |
| CN1891365A (en) | Cold rolling process for metal tubes | |
| SU1740455A1 (en) | Tempering method | |
| GB520230A (en) | Method of and apparatus for improving metal bars | |
| JPS58185718A (en) | Heat treatment of structural member | |
| JP5754608B2 (en) | Manufacturing method of machined parts and machined parts | |
| JPH0847709A (en) | Manufacture of cold finished steel bar made of heat-resisting steel | |
| SU1676786A1 (en) | Method for refitting of rolls | |
| KR101035499B1 (en) | Heat treatment systems of metal | |
| KR910011359A (en) | Manufacturing method of torsion bar of power steering system | |
| KR920010159B1 (en) | Production of wire rod for high-strength spiral hoop and high-strength spiral hoop |