RU2366561C1 - Device for shaft pulsed surface hardening - Google Patents

Device for shaft pulsed surface hardening Download PDF

Info

Publication number
RU2366561C1
RU2366561C1 RU2008132541/02A RU2008132541A RU2366561C1 RU 2366561 C1 RU2366561 C1 RU 2366561C1 RU 2008132541/02 A RU2008132541/02 A RU 2008132541/02A RU 2008132541 A RU2008132541 A RU 2008132541A RU 2366561 C1 RU2366561 C1 RU 2366561C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
deforming elements
deforming
static
cam ring
Prior art date
Application number
RU2008132541/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
Николай Николаевич Самойлов (RU)
Николай Николаевич Самойлов
Андрей Вениаминович Степанов (RU)
Андрей Вениаминович Степанов
Владимир Ильич Сотников (RU)
Владимир Ильич Сотников
Юрий Валерьевич Василенко (RU)
Юрий Валерьевич Василенко
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ)
Priority to RU2008132541/02A priority Critical patent/RU2366561C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2366561C1 publication Critical patent/RU2366561C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: proposed device comprises disk-like housing with central borey to accommodate workpiece and deforming tools arranged in the housing radial bores. Deforming tools represent step rods with helical cylindrical compression springs fitted thereon. The disk outer cylindrical surface and disk bore inner surface accommodate the rings with holes to receive deforming tool tips. Shifting ring is arranged coaxially with the housing and embracing it, furnished with individual drive of rotation. Inner surface of shifting ring features recesses and ledges.
EFFECT: higher efficiency and quality of machining.
10 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к устройствам для отделочно-упрочняющей обработки деталей из сталей и сплавов поверхностным пластическим деформированием (ППД) со статико-импульсным нагруженном деформирующих элементов.The invention relates to mechanical engineering technology, in particular to devices for finishing and hardening of parts from steels and alloys by surface plastic deformation (PPD) with a static-pulse loaded deforming elements.

Известно устройство для упрочняющей обработки, состоящее из вибратора возвратно-продольных колебаний деформирующего элемента и кулачка, приводимого во вращение от электродвигателя через бесступенчатый редуктор, и предназначенного для возбуждения поперечных колебательных движений этого деформирующего элемента [1].A device for hardening processing is known, consisting of a vibrator of reciprocal-longitudinal vibrations of a deforming element and a cam driven in rotation from an electric motor through a stepless gearbox and designed to excite transverse vibrational movements of this deforming element [1].

Устройство отличается ограниченными возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности, низким КПД, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности.The device is characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface, low efficiency, insufficient depth of the hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the treated surface.

Известно устройство для ударного вибронакатывания, содержащее корпус, сепаратор с деформирующим элементом, опору в виде гладкого ролика, установленную в корпусе с возможностью вращения, при этом оно снабжено приводом опоры и упругим элементом, один конец которого закреплен на корпусе, а другой на сепараторе [2].A device for shock vibratory rolling, comprising a housing, a separator with a deforming element, a support in the form of a smooth roller mounted rotatably in the housing, while it is equipped with a support drive and an elastic element, one end of which is mounted on the housing and the other on the separator [2 ].

Устройство отличается ограниченными возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности, низким КПД, недостаточно большой глубиной упрочненного слоя и недостаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности.The device is characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface, low efficiency, insufficient depth of the hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the treated surface.

Известен генератор механических импульсов (ГМИ) для вибрационного статико-импульсного упрочнения, отличающийся независимым регулированием энергии и частоты ударов [3, 4]. В конструкцию ГМИ входят: волновод с закрепленным на нем деформирующим элементом и боек, которые расположены в корпусе, гидроцилиндр статического воздействия на корпус, гидродвигатель, вращающий золотник кранового распределителя, редукционный клапан и дроссель.Known generator of mechanical pulses (GMI) for vibrational static-pulse hardening, characterized by independent regulation of energy and frequency of impacts [3, 4]. The GMI design includes: a waveguide with a deforming element mounted on it and a hammer, which are located in the housing, a static hydraulic cylinder on the housing, a hydraulic motor, a rotary valve spool, a pressure reducing valve and a throttle.

Известный ГМИ представляет собой весьма сложную, дорогостоящую, металлоемкую и энергоемкую конструкцию, которая значительно увеличивает себестоимость изготовления обрабатываемых деталей.The well-known GMI is a very complex, expensive, metal and energy-intensive design, which significantly increases the cost of manufacturing the workpieces.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя, степенью упрочнения и микрорельефом поверхности, при минимальной энергоемкости и трудоемкости изготовления оснастки путем использования устройства имеющее кулачки, набегающие на деформирующие элементы.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of static-pulse treatment by surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer, the degree of hardening and the surface microrelief, with minimal energy consumption and the complexity of manufacturing equipment by using a device having cams running onto deforming elements.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для статико-импульсного упрочнения цилиндрических поверхностей валов, состоящего из корпуса в виде диска с центральным отверстием для расположения в нем обрабатываемой заготовки, и установленных в корпусе деформирующих элементов, при этом в корпусе выполнены радиально расположенные отверстия, в которых установлены деформирующие элементы в виде ступенчатых стержней с надетыми на них винтовыми цилиндрическими пружинами сжатия, стремящиеся развести деформирующие элементы от центра к периферии, при этом на наружной цилиндрической поверхности и внутренней поверхности отверстия корпуса закреплены кольца, в которых имеются отверстия для расположения в них наконечников деформирующих элементов, причем кольца ограничивают радиальные перемещения деформирующих элементов, кроме того, соосно корпусу с возможностью вращения относительно продольной оси коаксиально размещено кулачковое кольцо, которое охватывает корпус, установлено на подшипнике на торце корпуса и имеет свой индивидуальный привод вращения, при этом внутренняя поверхность кулачкового кольца представляет собой впадины и ступенчатые выступы, набегая которыми на наконечники деформирующих элементов осуществляют статическое и импульсное воздействия на обрабатываемую поверхность.The problem is solved using the proposed device for static-pulse hardening of the cylindrical surfaces of the shafts, consisting of a housing in the form of a disk with a central hole for the location of the workpiece in it, and deforming elements installed in the housing, while the housing has radially located holes in which deforming elements are installed in the form of stepped rods with helical cylindrical compression springs put on them, tending to separate the deforming elements You are from the center to the periphery, while on the outer cylindrical surface and the inner surface of the housing opening rings are fixed, in which there are holes for locating the tips of the deforming elements in them, and the rings limit the radial movements of the deforming elements, in addition, coaxially to the housing with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis, the cam ring is coaxially placed, which covers the housing, is mounted on a bearing at the end of the housing and has its own individual rotation drive, and the inner surface of the cam ring is a stepped depression and protrusions that raids lugs on deformation elements carried static and pulsed exposure to the treated surface.

Особенности конструкции и работы предлагаемого устройства поясняются чертежами.Features of the design and operation of the proposed device are illustrated by drawings.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез и схема упрочнения цилиндрической поверхности заготовки вала; на фиг.2 - общий вид по А на фиг.1, вид с торца устройства; на фиг.3 - общий вид по Б на фиг.1, вид с другого торца устройства; на фиг.4 - общий вид устройства; на фиг.5 - вариант конструкции кулачкового кольца; на фиг.6 - вариант схемы наладки для упрочнения валов меньшего диаметра, чем отверстие в корпусе; на фиг.7 - схема положения деформирующего элемента при загрузке, выгрузке и холостом ходе; на фиг.8 - схема положения деформирующего элемента при работе в статическом режиме; на фиг.9 - схема положения деформирующего элемента при работе в статическом режиме с максимальной статической нагрузкой; на фиг.10 - схема положения деформирующего элемента при работе устройства в импульсном режиме.Figure 1 shows the proposed device, a longitudinal section and a diagram of the hardening of the cylindrical surface of the shaft blank; figure 2 is a General view of A in figure 1, an end view of the device; figure 3 is a General view according to B in figure 1, a view from the other end of the device; figure 4 is a General view of the device; figure 5 is an embodiment of a cam ring; Fig.6 is a variant of the setup scheme for hardening shafts of smaller diameter than the hole in the housing; Fig.7 is a diagram of the position of the deforming element when loading, unloading and idling; on Fig is a diagram of the position of the deforming element when operating in static mode; figure 9 is a diagram of the position of the deforming element when operating in static mode with maximum static load; figure 10 is a diagram of the position of the deforming element when the device is in a pulsed mode.

Предлагаемое устройство предназначено для статико-импульсного упрочнения цилиндрических поверхностей валов поверхностным пластическим деформированием (ППД). Устройство устанавливается, например, на суппорте токарного станка (не показан), заготовке вала 1, закрепленной в патроне 2 и поджатой задним центром, сообщается вращательное движение V3 относительно собственной продольной оси, устройству - продольная подача SПР, а деформирующим элементам 3 - импульсная нагрузка РИМ в поперечном направлении SП.The proposed device is intended for static-pulse hardening of cylindrical surfaces of shafts by surface plastic deformation (PPD). The device is installed, for example, on a support of a lathe (not shown), a shaft blank 1, mounted in a chuck 2 and preloaded by the rear center, a rotational movement V 3 relative to its own longitudinal axis is reported, the device is provided with a longitudinal feed S PR , and the deforming elements 3 are pulsed the load P IM in the transverse direction S P.

Предлагаемое устройство состоит из корпуса 4 в виде диска с центральным отверстием для расположения в нем обрабатываемой заготовки 1 и установленных в корпусе деформирующих элементов 3. С этой целью в корпусе 4 выполнены радиально расположенные отверстия 5, в которых установлены деформирующие элементы 3 в виде ступенчатых стержней.The proposed device consists of a casing 4 in the form of a disk with a central hole for locating the workpiece 1 and the deforming elements 3 installed in the casing. For this purpose, radially located holes 5 are made in the casing 4, in which the deforming elements 3 are installed in the form of stepped rods.

На стержни деформирующих элементов 3 надеты винтовые цилиндрические пружины сжатия 6, стремящиеся развести деформирующие элементы от центра к периферии.On the rods of the deforming elements 3 put on helical cylindrical compression springs 6, seeking to separate the deforming elements from the center to the periphery.

На наружной цилиндрической поверхности корпуса 4 и на внутренней поверхности отверстия корпуса закреплены кольца 7 и 8, соответственно, в которых имеются отверстия для расположения в них наконечников деформирующих элементов 3. Кольца 7 и 8 ограничивают радиальные перемещения деформирующих элементов 3.On the outer cylindrical surface of the housing 4 and on the inner surface of the opening of the housing are fixed rings 7 and 8, respectively, in which there are holes for the location of the tips of the deforming elements 3. Rings 7 and 8 limit the radial movement of the deforming elements 3.

Соосно корпусу 4 с возможностью вращения относительно продольной оси коаксиально размещено кулачковое кольцо 9, которое охватывает корпус. Кулачковое кольцо 9 установлено на подшипнике 10 на торце корпуса 4 с помощью шкива 11 и фланца 12. Неподвижный фланец 12, который несет на себе неподвижное внутреннее кольцо подшипника 10, жестко закреплен на торце корпуса 4 болтами 13. Наружным кольцом подшипник 10 смонтирован в отверстии шкива 11, последний жестко закреплен на торце кулачкового кольца 9 болтами 14. Шкив 11 является ведомым в клиноременной передаче от индивидуального электродвигателя (не показан) привода вращения кулачкового кольца 9.Coaxial to the housing 4 with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis, a cam ring 9 is coaxially placed, which covers the housing. A cam ring 9 is mounted on the bearing 10 at the end of the housing 4 using a pulley 11 and a flange 12. The fixed flange 12, which carries a stationary inner ring of the bearing 10, is rigidly fixed to the end of the housing 4 by bolts 13. The outer ring of the bearing 10 is mounted in the hole of the pulley 11, the latter is rigidly fixed to the end of the cam ring 9 by bolts 14. The pulley 11 is driven in a V-belt drive from an individual electric motor (not shown) of the rotational drive of the cam ring 9.

Внутренняя поверхность кулачкового кольца 9 представляет собой впадины 15 и ступенчатые выступы 16, набегая которыми на наконечники деформирующих элементов 3, осуществляют статическое РСТ и импульсное РИМ воздействия на обрабатываемую поверхность.The inner surface of the cam ring 9 is a hollow 15 and a stepped protrusion 16, running onto the tips of the deforming elements 3, carry out a static P ST and a pulsed P IM impact on the treated surface.

Деформирующие элементы 3 одним торцом контактируют с выступами 16, а другим - с обрабатывающей поверхностью заготовки вала 1. Для обеспечения статической нагрузки РСТ, оказываемой деформирующими элементами 3 на обрабатываемую поверхность, кулачковое кольцо 9 устанавливается так, что деформирующие элементы 3 контактируют с выступами, расположенными на DСТ, при этом кулачковое кольцо 9 неподвижно. Если деформирующие элементы 3 контактируют с выступами кольца 9, расположенными на Dmin, при этом кулачковое кольцо 9 неподвижно, то устройство развивает максимальную статическую нагрузку

Figure 00000001
. Эти положения деформирующих элементов при неподвижном кулачковом кольце обеспечивают статический режим работы устройства.The deforming elements 3 with one end contact with the protrusions 16, and the other with the processing surface of the shaft blank 1. To ensure the static load P ST exerted by the deforming elements 3 on the surface to be treated, the cam ring 9 is set so that the deforming elements 3 are in contact with the protrusions located on D CT , while the cam ring 9 is stationary. If the deforming elements 3 are in contact with the protrusions of the ring 9 located on D min , while the cam ring 9 is stationary, then the device develops a maximum static load
Figure 00000001
. These provisions of the deforming elements with a stationary cam ring provide a static mode of operation of the device.

Импульсная нагрузка РИМ осуществляется при вращении кулачкового кольца 9 за счет воздействия выступов 16 на деформирующие элементы 3 с частотой, зависящей от скорости принудительного вращения кулачкового кольца VИК, а величина импульсной нагрузки РИМ обеспечивается высотой h выступа 16 относительно впадины 15. Вращение кулачкового кольца обеспечивает импульсную нагрузку и создает импульсный режим работы устройства.The pulse load P IM is carried out during the rotation of the cam ring 9 due to the impact of the protrusions 16 on the deforming elements 3 with a frequency depending on the speed of the forced rotation of the cam ring V IR , and the value of the pulse load P IM is provided by the height h of the protrusion 16 relative to the cavity 15. The rotation of the cam ring provides a pulse load and creates a pulsed mode of operation of the device.

При расположении наконечников деформирующих элементов 3 против впадин 15 кулачкового кольца 9 деформирующие элементы максимально разведены от центра и не контактируют с обрабатываемой заготовкой - это режим загрузки, выгрузки и холостого хода.With the location of the tips of the deforming elements 3 against the depressions 15 of the cam ring 9, the deforming elements are maximally divorced from the center and do not contact the workpiece being processed - this is the mode of loading, unloading and idling.

Предлагаемое устройство устанавливается, например, на суппорте токарного станка (не показаны) и крепится к нему с помощью кронштейна 17, который жестко соединен с корпусом 4.The proposed device is installed, for example, on a support lathe (not shown) and is attached to it using an arm 17, which is rigidly connected to the housing 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Заготовка вала крепится, например, в токарном патроне токарного станка (не показан). Устройство устанавливается на суппорте станка (не показан). В центральное отверстие устройства вводится заготовка и поджимается центром задней бабки. При этом деформирующие элементы максимально разведены от центральной продольной оси, так как их наконечники расположены во впадинах кулачкового кольца. Деформирующие элементы не касаются поверхности заготовки.The shaft blank is fastened, for example, in a lathe chuck of a lathe (not shown). The device is mounted on a machine support (not shown). A workpiece is introduced into the central hole of the device and pressed by the center of the tailstock. In this case, the deforming elements are maximally separated from the central longitudinal axis, since their tips are located in the hollows of the cam ring. Deforming elements do not touch the surface of the workpiece.

Включают вращение заготовки V3. Для работы в статическом режиме вручную поворачивают кулачковое кольцо 9 на некоторый угол пока наконечники деформирующих элементов не окажутся на выступах, расположенных на DСТ или на выступах, расположенных на Dmin. Затем включают продольную подачу SПР и производят упрочнение с постоянной статической нагрузкой PCT или

Figure 00000002
. При этом привод вращения кулачкового кольца не включен. В результате этого действия осуществляется статическое пластическое деформирование поверхности заготовки на величину αсm или
Figure 00000003
, соответственно.Turn on the rotation of the workpiece V 3 . To work in static mode, the cam ring 9 is manually rotated by a certain angle until the tips of the deforming elements are on the protrusions located on D CT or on the protrusions located on D min . Then include a longitudinal feed S PR and harden with constant static load P CT or
Figure 00000002
. In this case, the cam ring rotation drive is not turned on. As a result of this action, static plastic deformation of the surface of the workpiece by the value of α cm or
Figure 00000003
, respectively.

Импульсный режим ППД, характеризуемый наличием ударной нагрузки РИМ, осуществляется при вращении кулачкового кольца за счет воздействия выступов на деформирующие элементы с частотой, зависящей от скорости принудительного вращения кулачкового кольца VИК, а величина импульсной нагрузки РИМ обеспечивается высотой выступа относительно впадины. Выступы кольца набегают на наконечники деформирующих элементов и ударяют с силой РИМ, вдавливая их в упрочняемую поверхность на величину αим.The RPM pulse mode, characterized by the presence of an impact load P IM , is carried out during the rotation of the cam ring due to the action of the protrusions on the deforming elements with a frequency depending on the speed of the forced rotation of the cam ring V IR , and the value of the pulse load P IM is provided by the height of the protrusion relative to the cavity. The protrusions of the ring run onto the tips of the deforming elements and strike with the force P IM , pushing them into the hardened surface by the value of α them .

Величина силы РИМ зависит от формы и величины выступов h, от жесткости пружин, охватывающих деформирующие элементы, а частота импульсов - от скорости вращения кольца VИК. Пружины, охватывающие деформирующие элементы, дополнительно выполняют функцию демпфирующих элементов, снижающих вибрационные нагрузки на всю конструкцию предлагаемого устройства и на станок.The magnitude of the force P IM depends on the shape and size of the protrusions h, on the stiffness of the springs covering the deforming elements, and the pulse frequency on the speed of rotation of the ring V IR . The springs covering the deforming elements additionally perform the function of damping elements that reduce vibration loads on the entire structure of the proposed device and on the machine.

На кинетическую энергию удара оказывает влияние угловой скорости движения кулачкового кольца и сила статического поджатия деформирующих элементов к упрочняемой поверхности. Количество переданной энергии удара в упрочняемую поверхность будет определяться формой ударных импульсов.The kinetic energy of the impact is influenced by the angular velocity of the cam ring and the strength of the static pressing of the deforming elements to the hardened surface. The amount of impact energy transferred to the hardened surface will be determined by the shape of the shock pulses.

Устройство позволяет производить нагружение упрочняемой поверхности ударными импульсами различной формы.The device allows loading the hardened surface with shock pulses of various shapes.

Длительность ударных импульсов определяется размерами площадки выступов кольца, с которой контактируют деформирующие элементы.The duration of the shock pulses is determined by the size of the area of the protrusions of the ring with which the deforming elements are in contact.

В отличие от известных схем упрочнения, когда удар осуществляется непосредственно деформирующим элементом и форма импульса регулируется только за счет изменения диаметра и длины деформирующих элементов, в данном устройстве форма импульса может изменяться за счет формы и размеров выступов, что расширяет технологические возможности и упрощает конструкцию устройства.In contrast to the known hardening schemes, when the impact is carried out directly by the deforming element and the pulse shape is controlled only by changing the diameter and length of the deforming elements, in this device the pulse shape can be changed due to the shape and size of the protrusions, which extends the technological capabilities and simplifies the design of the device.

Предлагаемое устройство позволяет вести обработку валов, размеры которых меньше внутреннего диаметра, на котором расположены рабочие наконечники деформирующих элементов (см. фиг.6). В этой схеме настройки не все деформирующие элементы одновременно участвуют в работе. Эксцентричное смещение центральной продольной оси устройства относительно оси заготовки делает устройство универсальным, что позволяет расширить номенклатуру обработки валов, однако, одностороннее воздействие ударной нагрузки ведет к прогибу обрабатываемой заготовки и появлению вибраций, в результате чего может привести к снижению качества обработки.The proposed device allows the processing of shafts whose dimensions are smaller than the inner diameter on which the working tips of the deforming elements are located (see Fig.6). In this configuration scheme, not all deforming elements are simultaneously involved in the work. The eccentric displacement of the central longitudinal axis of the device relative to the axis of the workpiece makes the device universal, which allows you to expand the range of shaft processing, however, the unilateral impact of the shock load leads to the deflection of the workpiece and the appearance of vibrations, which may lead to a decrease in the quality of processing.

Глубина упрочненного слоя обработанного предлагаемым устройством достигает 1,5…2,5 мм, что значительно (в 3…4 раза) больше, чем при традиционном статическом упрочнении. Наибольшая степень упрочнения составляет 15…30%. В результате статико-импульсной обработки предлагаемым устройством по сравнению с традиционным накатыванием эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более, возрастает в 2…3 раза, а глубина слоя, упрочненного на 10% и более, - в 1,7…2,2 раза.The depth of the hardened layer processed by the proposed device reaches 1.5 ... 2.5 mm, which is significantly (3 ... 4 times) more than with traditional static hardening. The greatest degree of hardening is 15 ... 30%. As a result of the static-pulse treatment by the proposed device, compared with traditional rolling, the effective depth of the layer hardened by 20% or more increases by 2 ... 3 times, and the depth of the layer hardened by 10% or more by 1.7 ... 2, 2 times.

Пример. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, упрочненного предлагаемым устройством, проведены экспериментальные исследования обработки вала на токарном станке с использованием предлагаемого устройства. Значения технологических факторов (частоты ударов, величины продольной и поперечной подач и др.) выбирались таким образом, чтобы обеспечить кратность ударного воздействия на элементарную площадку обрабатываемой поверхности в диапазоне 6…10. Дальнейшее увеличение кратности деформирующего воздействия ведет к разупрочнению.Example. To assess the quality parameters of the surface layer hardened by the proposed device, experimental studies of shaft processing on a lathe using the proposed device were carried out. The values of technological factors (impact frequency, longitudinal and transverse feeds, etc.) were chosen in such a way as to ensure the multiplicity of impact on the elementary area of the treated surface in the range of 6 ... 10. A further increase in the multiplicity of the deforming effect leads to softening.

Величины сил статической импульсной нагрузки деформирующих элементов на обрабатываемую поверхность составляли Рсm≥25…40 кН; Рим=255…400 кН. Заготовки из стали 40Х; исходная твердость «сырых» образцов 270…280 HV. Глубина упрочненного статико-импульсной обработкой слоя в 3…4 раза выше, чем при традиционном обкатывании. Упрочненный слой при традиционном статическом обкатывании формируется в условиях длительного действия больших статических усилий. Предлагаемым устройством аналогичная глубина упрочненного слоя достигается в результате кратковременного воздействия на очаг деформации пролонгированного импульса энергии. При близких степенях упрочнения поверхностного слоя величина статической составляющей нагрузки предлагаемым устройством значительно меньше.The magnitude of the forces of the static pulsed load of deforming elements on the surface being treated was P cm ≥25 ... 40 kN; P them = 255 ... 400 kN. Billets made of steel 40X; initial hardness of “raw” samples 270 ... 280 HV. The depth of the hardened by static-pulsed processing layer is 3 ... 4 times higher than with traditional rolling. The hardened layer in the traditional static rolling is formed under long-term action of large static forces. The proposed device the same depth of the hardened layer is achieved as a result of short-term exposure to the deformation zone of a prolonged energy pulse. At close degrees of hardening of the surface layer, the magnitude of the static component of the load of the proposed device is much less.

Исследования напряженного состояния упрочненного поверхностного слоя статико-импульсной обработкой показали, что максимальные остаточные напряжения находятся близко к поверхности, как при чеканке, что благоприятно для большинства сопрягаемых деталей механизмов и машин. Сравнение глубины напряженного и упрочненного слоя, градиента напряжений и градиента наклепа показывает, что глубина напряженного слоя в 1,1…1,3 раза больше, чем глубина наклепанного слоя, что согласуется с теорией ППД.Studies of the stress state of the hardened surface layer by static-pulse treatment showed that the maximum residual stresses are close to the surface, as when chasing, which is favorable for most of the interfaced parts of mechanisms and machines. Comparison of the depth of the stressed and hardened layer, the gradient of stresses and the hardening gradient shows that the depth of the stressed layer is 1.1 ... 1.3 times greater than the depth of the riveted layer, which is consistent with the theory of PPD.

Достигаемая в процессе обработки предлагаемым устройством предельная величина шероховатости составляет Ra=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 6 раз.The maximum roughness value achieved during processing by the proposed device is R a = 0.08 μm, a reduction of the initial roughness by a factor of 6 is possible.

Микровибрации в процессе, реализуемом предлагаемым устройством, благоприятно сказываются на условиях работы деформирующих элементов. Наложение малого по амплитуде колебательного движения приводит к более равномерному распределению нагрузки на деформирующие элементы, вызывает дополнительные циклические перемещения контактных поверхностей деформирующих элементов и заготовки, облегчает формирование упрочняемой поверхности. Колебания способствуют лучшему проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. При наложении колебаний деформирующая поверхность элементов периодически «отдыхает», что способствует увеличению ее стойкости. Обработка в условиях колебаний резко увеличивает эффективность охлаждающего, диспергирующего и пластифицирующего действия СОЖ вследствие облегчения ее доступа в зону контакта деформирующих элементов и заготовки.Microvibration in the process implemented by the proposed device favorably affects the working conditions of deforming elements. The imposition of a small amplitude oscillatory motion leads to a more uniform distribution of the load on the deforming elements, causes additional cyclic movements of the contact surfaces of the deforming elements and the workpiece, facilitates the formation of a hardened surface. Fluctuations contribute to a better penetration of the cutting fluid (coolant) into the treatment area. When vibration is applied, the deforming surface of the elements periodically “rests”, which helps to increase its resistance. Processing under vibration conditions dramatically increases the efficiency of the cooling, dispersing and plasticizing action of the coolant due to the facilitation of its access to the contact zone of the deforming elements and the workpiece.

Предлагаемое устройство расширяет технологические возможности статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием, позволяет управлять глубиной упрочненного слоя и микрорельефом поверхности.The proposed device extends the technological capabilities of static-pulse treatment by surface plastic deformation, allows you to control the depth of the hardened layer and the surface microrelief.

Достоинствами предлагаемого устройства является возможность создания определенной направленности свойств и текстуры поверхностного слоя металла, что повышает качество обработки; устройство отличается компактностью и высоким КПД, малой энергоемкостью (по сравнению с известными [2-4]), достаточно большой глубиной упрочненного слоя и достаточно высокой степенью упрочнения обрабатываемой поверхности; устройство отличается широкими возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности.The advantages of the proposed device is the ability to create a specific orientation of the properties and texture of the surface layer of the metal, which improves the quality of processing; the device is compact and has high efficiency, low power consumption (compared to the known ones [2-4]), a sufficiently large depth of the hardened layer and a sufficiently high degree of hardening of the treated surface; The device is characterized by wide control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР 366062, МПК B24B 39/00. Способ упрочнения поверхности металлических деталей. Г.М.Азаревич. 1616331/25-8. 07.12.1970; 10.01.1973.1. A.S. USSR 366062, IPC B24B 39/00. The method of hardening the surface of metal parts. G.M. Azarevich. 1616331 / 25-8. 12/07/1970; 01/10/1973.

2. А.с. СССР 1238952, МПК B24B 39/00. Устройство для ударного вибронакатывания. Ю.Г.Шнейдер, Б.Н.Букин, Г.Р.Круглов. 3818752/25-27. 04.12.1984; 23.06.1986 - прототип.2. A.S. USSR 1238952, IPC B24B 39/00. Device for shock vibratory rolling. Yu.G. Schneider, B.N. Bukin, G.R. Kruglov. 3818752 / 25-27. 12/04/1984; 06/23/1986 - a prototype.

3. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации // СТИН, 1999, № 6. - С.20-24.3. Kirichek A.V., Lazutkin A.G., Soloviev D.L. Static-pulse processing and equipment for its implementation // STIN, 1999, No. 6. - S.20-24.

4. Патент РФ 2090342. Лазуткин А.Г., Киричек А.В., Соловьев Д.Л. Гидроударное устройство для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. 1997. Бюл.34.4. RF patent 2090342. Lazutkin A.G., Kirichek A.V., Soloviev D.L. Water hammer device for processing parts by surface plastic deformation. 1997. Bull. 34.

Claims (1)

Устройство для статико-импульсного упрочнения цилиндрических поверхностей валов, содержащее корпус в виде диска с центральным отверстием для расположения обрабатываемой заготовки и деформирующие элементы, установленные в корпусе, отличающееся тем, что в корпусе выполнены радиально расположенные отверстия, в которых установлены деформирующие элементы, выполненные в виде ступенчатых стержней с надетыми на них винтовыми цилиндрическими пружинами сжатия, обеспечивающими возможность разведения деформирующих элементов от центра к периферии, на наружной цилиндрической поверхности диска и на внутренней поверхности его отверстия закреплены кольца с отверстиями для расположения в последних наконечников деформирующих элементов, обеспечивающие ограничение радиальных перемещений деформирующих элементов, соосно корпусу с возможностью вращения относительно продольной оси размещено кулачковое кольцо, охватывающее корпус, установленное на подшипнике на торце корпуса и имеющее свой индивидуальный привод вращения, при этом внутренняя поверхность кулачкового кольца выполнена с впадинами и ступенчатыми выступами, обеспечивающими возможность набегания на наконечники деформирующих элементов с осуществлением статического и импульсного воздействия на обрабатываемую поверхность. A device for static-pulse hardening of cylindrical surfaces of shafts, comprising a housing in the form of a disk with a central hole for the location of the workpiece and deforming elements installed in the housing, characterized in that the housing is made of radially located holes in which the deforming elements are made, made in the form stepped rods with helical cylindrical compression springs worn on them, providing the ability to dilute the deforming elements from the center to the peri on the outer cylindrical surface of the disk and on the inner surface of its hole, rings are fixed with holes for locating deforming elements in the last tips, providing a limitation of the radial movements of the deforming elements, a cam ring is placed coaxially with the housing rotatably relative to the longitudinal axis, enclosing the housing mounted on the bearing at the end of the casing and having its own individual drive of rotation, while the inner surface of the cam ring is made nene with hollows and stepped protrusions, providing the possibility of running on the tips of deforming elements with the implementation of static and impulse effects on the treated surface.
RU2008132541/02A 2008-08-06 2008-08-06 Device for shaft pulsed surface hardening RU2366561C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132541/02A RU2366561C1 (en) 2008-08-06 2008-08-06 Device for shaft pulsed surface hardening

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132541/02A RU2366561C1 (en) 2008-08-06 2008-08-06 Device for shaft pulsed surface hardening

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2366561C1 true RU2366561C1 (en) 2009-09-10

Family

ID=41166492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008132541/02A RU2366561C1 (en) 2008-08-06 2008-08-06 Device for shaft pulsed surface hardening

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2366561C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2366561C1 (en) Device for shaft pulsed surface hardening
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2366559C1 (en) Rotor-type generator of mechanical pulses for flat surface hardening
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2383425C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2440232C2 (en) Method of surface vibrational sizing
RU2314906C1 (en) Vibration apparatus for finish and strengthen working
RU2383426C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2347663C1 (en) Device for static-pulse rolling of shafts
RU2383424C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2347664C1 (en) Method for combined static-impulse processing by surface plastic deformation
RU2320459C1 (en) Method for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter
RU2383428C1 (en) Facility for screw centrifugal strengthening
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2347662C1 (en) Method for static-impulse processing of shafts
RU2320460C1 (en) Apparatus for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter
RU2317884C1 (en) Method of strengthening with spring vibrator
RU2383427C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2286240C1 (en) Method of surface plastic deformation
RU2287426C1 (en) Method of static-pulse expanding
RU2337806C1 (en) Static-pulse method for rolling screws
RU2364490C1 (en) Method of flat surface static-and-impulse strengthening
RU2364491C1 (en) Device for flat surface static-and-impulse strengthening

Legal Events

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

Effective date: 20100807