RU2063324C1 - Method for hardening crankshaft and device for its implementation - Google Patents
Method for hardening crankshaft and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2063324C1 RU2063324C1 RU93056097A RU93056097A RU2063324C1 RU 2063324 C1 RU2063324 C1 RU 2063324C1 RU 93056097 A RU93056097 A RU 93056097A RU 93056097 A RU93056097 A RU 93056097A RU 2063324 C1 RU2063324 C1 RU 2063324C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- indenters
- neck
- shaft
- hardening
- pressure
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 49
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 206010010904 Convulsion Diseases 0.000 description 1
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000003923 scrap metal Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, к упрочнению, связанному с повышением износостойкости служебных поверхностей шеек валов, например, чугунных коленчатых валов. The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular, to hardening associated with increased wear resistance of the service surfaces of the journal journals, for example, cast iron crankshafts.
Известны обычные способы повышения износостойкости шеек коленчатых валов путем увеличения их поверхностной твердости с помощью применения поверхностной закалки или химико-термической обработки (1). Known conventional methods for increasing the wear resistance of the necks of the crankshafts by increasing their surface hardness using surface hardening or chemical-thermal treatment (1).
Однако в известных способах увеличения поверхностной твердости достигается нагревом детали с последующим резким охлаждением (обычно ТВ4) или насыщением ее поверхности, например, азотом при длительном высоком нагреве. Это сопровождается структурными изменениями, нередко вызывающими появление трещин, а также значительными радиальными (биения) и осевыми (укорачивание) деформациями валов и, в частности, коленчатых валов двигателей, достигающих больших величин, порой измеряемых миллиметрами. However, in known methods of increasing the surface hardness is achieved by heating the part, followed by rapid cooling (usually TB4) or saturation of its surface, for example, nitrogen with prolonged high heating. This is accompanied by structural changes, often causing cracks, as well as significant radial (runout) and axial (shortening) deformations of the shafts and, in particular, crankshafts of engines, reaching large values, sometimes measured in millimeters.
Появление указанных дефектов ведет часто к выбраковке деталей или к применению дополнительных исправляющих технологических приемов, таких, как дополнительная горячая правка и др. неспособствующих качественному изготовлению или восстановлению деталей из-за дополнительных термических деформаций, а также к повышение при этом стоимости деталей и, прежде всего, чугунных коленчатых валов. The appearance of these defects often leads to the rejection of parts or to the use of additional corrective technological methods, such as additional hot dressing and others that are not capable of high-quality manufacturing or restoration of parts due to additional thermal deformations, as well as an increase in the cost of parts and, above all cast iron crankshafts.
Возможность увеличения твердости шеек для некоторых типов коленчатых валов и, в частности, чугунных валов автомобильных двигателей, приобретает особое значение также и потому, что существуют определенные трудности внедрения обычных способов повышения твердости. Из-за этого коленчатые валы многих автомобильных двигателей эксплуатируются с "сырыми", незакаленными шейками, имея повышенные износы. The possibility of increasing the neck hardness for some types of crankshafts and, in particular, cast-iron shafts of automobile engines, acquires special significance also because there are certain difficulties in introducing conventional methods for increasing hardness. Because of this, the crankshafts of many automobile engines are operated with "raw", unhardened necks, having increased wear.
Задачей, решаемой изобретением, является возможность повышения износостойкости шеек вала увеличением их твердости пластическим деформированием путем последовательного обжатия поверхностей шеек инденторами в холодном состоянии. The problem solved by the invention is the ability to increase the wear resistance of the neck of the shaft by increasing their hardness by plastic deformation by successively compressing the surfaces of the necks of the indenters in the cold state.
Установлено, в частности, что при обжатии шейки чугунного коленчатого вала инденторами, твердость на ее поверхности значительно увеличивается. Полученная зависимость изменения твердости под индентором у шейки чугунного коленчатого вала приведена на фиг. 1. It was established, in particular, that when compressing the neck of a cast-iron crankshaft by indenters, the hardness on its surface increases significantly. The obtained dependence of the change in hardness under the indenter at the neck of the cast-iron crankshaft is shown in FIG. 1.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ упрочнения коленчатого вала, осуществляемый для повышения его усталостной прочности (2), при котором шейку вала устанавливают между опорным и нажимными блоками и прикладывают к ней одновременно статическую нагрузку. Closest to the technical nature of the proposed technical solution is a method of hardening the crankshaft, carried out to increase its fatigue strength (2), in which the neck of the shaft is installed between the support and pressure blocks and a static load is applied to it at the same time.
Известное устройство для реализации этого способа, т.е. для повышения усталостной прочности вала, содержит идентичные нажимной и опорный блоки с инденторами, устанавливаемыми один против другого и имеющие постоянное определенное расстояние между инденторами. A known device for implementing this method, i.e. to increase the fatigue strength of the shaft, it contains identical push and support blocks with indenters mounted one against the other and having a constant defined distance between the indenters.
При этом усилие пресса передается к шейке коленчатого вала одновременно со стороны нажимного и опорного блоков только на участках сопряжения шейки коленчатого вала с гантелями. In this case, the press force is transmitted to the neck of the crankshaft at the same time from the side of the pressure and support blocks only in the sections of the interface between the neck of the crankshaft and dumbbells.
С целью повышения износостойкости в описываемом способе упрочнения коленчатого вала, при котором шейку устанавливают между опорным и нажимным блоками и прикладывают к ней одновременно статическую нагрузку со стороны нажимного и опорного блоков, согласно изобретению, упрочнение производится пластическим деформированием шейки в холодном состоянии обжатия инденторами постепенно попарно сопрягающимися вдоль и по периферии с шейкой, охватывая всю рабочую ее поверхность. In order to increase the wear resistance in the described method of hardening the crankshaft, in which the neck is installed between the support and pressure blocks and simultaneously applied to it by the static load from the side of the pressure and support blocks, according to the invention, hardening is carried out by plastic deformation of the neck in the cold state of compression by indenters gradually mating in pairs along and around the periphery with the neck, covering its entire working surface.
В устройстве для упрочнения, содержащем идентичные нажимной и опорный блоки с инденторами, между которыми размещается вал, нажимной и опорный блоки имеют инденторы, расположенные вдоль шейки вала, расстояние между которыми изменяется по длине шейки и которые попарно для передачи нагрузки выдвигаясь, поворачиваясь или смещаясь с шейкой, постепенно вдоль и по периферии, охватывая ее рабочую поверхность. In the hardening device, which contains identical pressure and support blocks with indenters between which the shaft is located, the pressure and support blocks have indenters located along the shaft neck, the distance between which varies along the length of the neck and which are moved forward, rotated or displaced in pairs to transfer the load neck, gradually along and around the periphery, covering its working surface.
На фиг. 1 приведена зависимость изменения твердости шейки коленчатого вала из высокопрочного чугуна от прикладываемой на инденторы нагрузки. In FIG. Figure 1 shows the dependence of the change in the hardness of the neck of the crankshaft from ductile iron on the load applied to the indenters.
На фиг. 2 показана схема действия при способе упрочнения шейки чугунного коленчатого вала для повышения твердости (износостойкости). In FIG. 2 shows a flow chart of a method of hardening the neck of a cast iron crankshaft to increase hardness (wear resistance).
На фиг. 3, 4, 5 и 6 указаны варианты конструкции устройств с использованием поворота (фиг. 3), выдвижения клиньями (фиг.4) и кулачками (фиг.5), а также сменой (фиг. 6) инденторов для упрочнения рабочей поверхности шеек валов. In FIG. 3, 4, 5 and 6 indicate the design options of devices using rotation (Fig. 3), extension by wedges (Fig. 4) and cams (Fig. 5), as well as a change (Fig. 6) of indenters for hardening the working surface of the shaft necks .
Способ осуществляется следующим образом. Шейку вала 4(фиг.2), начиная со средней части (возможно и иначе) устанавливают на инденторы 3 опорного блока 2, имеющие форму по периферии подобную шейке вала. С противоположной стороны на упрочняемую часть шейки напротив опорного блока 2 устанавливают нажимной блок 1 с аналогичными инденторами 3 по форме и размерам опорного блока 2. К нажимному блоку 1 прикладывают усилия пресса (не показан), соответствующие получению необходимой поверхностной твердости шейки для повышения ее износостойкости (2.300 т). Строго противоположное расположение инденторов 3 опорного и нажимного блоков, находящихся на одинаковом расстоянии вдоль шейки от ее середины, создают при обжатии шейки условия, при которых возникающие реакции в опорном блоке равны и противоположно направлены прикладываемым усилиям, и поэтому получают примерно одинаковую твердость с противоположных сторон шейки. После снятия нагрузки шейку вала 4 поворачивают на необходимый угол, например на 90o и совершают аналогичные действия. Таким образом получают требуемую твердость на упрочняемом участке по всей периферии шейки.The method is as follows. The neck of the shaft 4 (figure 2), starting from the middle part (possibly otherwise) is installed on the
Далее, для пластического деформирования последующих, более дальних участков от середины шейки вдоль вала, шейка вала сопрягается за пределами уже упрочненного участка с вновь выдвигаемыми или поворачиваемыми инденторами, раздвинутыми на одинаковое расстояние и выполняют описанные действия. Further, for plastic deformation of subsequent, more distant sections from the middle of the neck along the shaft, the shaft neck is mated outside the already hardened section with newly extended or rotated indenters spaced at the same distance and perform the described actions.
Устройство для упрочнения (повышения твердости) поверхности шеек коленчатых валов, увеличивающего их износостойкость, содержит нажимной блок с инденторами 3, сопрягаемыми своими рабочими поверхностями с валом 4 и опорный блок 2 с инденторами 3, идентичными нажимному блоку. Инденторы 3 нажимного и опорного блоков установлены попарно со смещением вдоль оси вала (фиг.3) или имеют возможность регулируемого выдвижения, перемещения вдоль оси вала, меняя одинаково расстояние (фиг. 4, 5, 6). A device for hardening (increasing hardness) of the surface of the necks of crankshafts, increasing their wear resistance, contains a pressure unit with
Со стороны опорного и нажимного блоков с валом контактируют одновременно по два индентора, которые устанавливаются вначале рядом напротив друг друга. On the side of the support and pressure blocks, two indenters are in contact with the shaft at the same time, which are initially installed next to each other.
После приложения усилий пресса и упрочнения противоположно расположенных поверхностей вал поворачивают на определенный угол и указанными инденторами 3 упрочняют поверхности шейки вала по всему периметру. After the application of press forces and hardening of opposing surfaces, the shaft is rotated by a certain angle and the indicated
Для упрочнения рабочей поверхности шейки вала вдоль оси, расположенной за уже упрочненными участком, необходимо одинаково изменить расстояние между инденторами нажимного и опорного блоков на величину их ширины и осуществить описанные выше действия в указанной последовательности. To harden the working surface of the neck of the shaft along the axis located behind the already hardened section, it is necessary to equally change the distance between the indenters of the pressure and support blocks by the value of their width and carry out the above steps in the specified sequence.
Вариант устройства, у которого инденторы как у опорного, так и нажимного блоков установлены попарно с разных сторон и с разными расстояниями между собой, охватывающими всю рабочую поверхность по длине и периферии шейки, показан на фиг. 3. Необходимо повернуть нажимной и опорный блоки устройства и шейка вала будет сопрягаться с инденторами, имеющими нужное расстояние. После поворотов устройства и сопряжения шейки с инденторами 3, 3а, 3б и 3в и приложения усилий пресса необходимая рабочая поверхность шейки вала будет упрочнена
Устройство с инденторами нажимного и опорного блоков, расположенными в ряд и охватывающими всю длину шейки, приведено на фиг.4. Попарно контакт инденторов, начиная с середины шейки, осуществляется путем выдвижения инденторов перпендикулярно оси шейки вала клиньями брусками 5, подкладываемыми под нужную пару инденторов 3 нажимного 1 и опорного 2 блоков устройства, перед приложением нагрузки. После создания усилий прессом в каждом из положений I, II, III и IV осуществляется упрочнение шейки.A variant of the device in which the indenters of both the support and the pressure blocks are mounted in pairs from different sides and with different distances between themselves, covering the entire working surface along the length and periphery of the neck, is shown in FIG. 3. It is necessary to turn the push and support blocks of the device and the shaft neck will mate with the indenters having the desired distance. After turning the device and pairing the neck with the
A device with indenters of the pressure and support blocks arranged in a row and covering the entire length of the neck is shown in Fig. 4. The indenters contact in pairs, starting from the middle of the neck, by extending the indenters perpendicular to the axis of the shaft neck with wedges of
Конструкция устройства с инденторами-кулачками у нажимного и опорного блоков, установленными на отдельных валах-втулках, имеющими возможность поворачиваться, дано на фиг. 5. Вращая валы-втулки 5, 6, 7 и 8 за квадраты ключом, выдвигают попарно инденторы с разными между собой расстояниями и осуществляют сопряжение необходимой пары кулачков-инденторов с упрочняемой шейкой, охватывая всю ее поверхность. The design of the device with indenters-cams at the pressure and support blocks mounted on separate shaft-bushings, with the ability to rotate, is given in FIG. 5. Rotating the
Предлагается и вариант устройства (фиг.6), у которого нажимного и опорного блоков устанавливаются сменные инденторы, имеющие у каждой пары разные расстояния между собой (или имеющие возможность регулировки этого расстояния), позволяющие охватить и упрочнить всю рабочую поверхность шейки. A variant of the device is also proposed (Fig. 6), in which the push and support blocks are equipped with replaceable indenters, each pair having different distances between each other (or having the ability to adjust this distance), allowing to cover and strengthen the entire working surface of the neck.
Устройство работает следующим образом. Шейку вала 4 устанавливают средней частью на сдвинутые инденторы 3 опорного блока 2 (или на пару постоянно установленных инденторов, опорного блока 2 устройства, фиг.3), сопрягают с аналогично собранными инденторами 3 нажимного блока 1 и прикладывают усилия прессом. Происходит пластическое деформирование среднего участка рабочей поверхности и шейки (сверху и снизу), повернув которую после снятия нагрузки на необходимый угол, например 90o, производят аналогичные действия.The device operates as follows. The neck of the shaft 4 is installed with the middle part on the shifted
После упрочнения средней части шейки вала ее поверхность сопрягают с инденторами и нажимного блоков устройства, имеющими расстояние большее на величину ширины индентора, путем поворота блоков (фиг.3), выдвижения (фиг.4, 5) или смены инденторов (фиг.6). After hardening the middle part of the neck of the shaft, its surface is mated with indenters and pressure blocks of the device having a distance greater than the width of the indenter by turning the blocks (Fig. 3), extending (Figs. 4, 5) or changing the indenters (Fig. 6).
Производят упрочнение последующего участка шейки вдоль ее оси за пределами среднего упрочненного участка, совершая описанные выше действия. Hardening of the subsequent section of the neck along its axis outside the middle hardened section, performing the above steps.
Таким образом упрочняется вся рабочая поверхность шейки. Thus, the entire working surface of the neck is hardened.
В процессе эксплуатации двигателей имеют место задиры отдельных шеек коленчатых валов, когда в результате нагрева твердость их теряется. Предложенные способ и устройство позволяют достаточно просто и дешево без нагрева восстанавливать износостойкость, а следовательно, и работоспособность как отдельных шеек, так и валов целиком, которые ранее выбраковывались в металлолом. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 During the operation of the engines, there are seizures of individual necks of the crankshafts, when their hardness is lost as a result of heating. The proposed method and device allows quite easily and cheaply without heating to restore the wear resistance, and therefore the performance of both individual necks and shafts as a whole, which were previously rejected into scrap metal. YYY2 YYY4
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93056097A RU2063324C1 (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Method for hardening crankshaft and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93056097A RU2063324C1 (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Method for hardening crankshaft and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2063324C1 true RU2063324C1 (en) | 1996-07-10 |
| RU93056097A RU93056097A (en) | 1996-07-20 |
Family
ID=20150432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93056097A RU2063324C1 (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Method for hardening crankshaft and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2063324C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2358021C2 (en) * | 2004-02-23 | 2009-06-10 | Машиненфабрик Альфинг Кесслер Гмбх | Method and device for increasing fatigue resistance of crankshafts |
| RU2385213C1 (en) * | 2008-07-14 | 2010-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет | Method to dress outer cylindrical surfaces |
| RU2738270C1 (en) * | 2017-06-14 | 2020-12-11 | Масчиненфабрик Алфинг Кесслер Гмбх | Method and device for further processing of crankshaft |
-
1993
- 1993-12-17 RU RU93056097A patent/RU2063324C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВНИИТЭМР, обзорная информация "Технология металлообрабатывающего производства", вып.3. "Технологические возможности и перспективы применения различных методов упрочнения деталей мащин". М., 1985, с.2-4. Авторское свидетельство СССР N 1706845, кл. В 24 В 39/00, 1992. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2358021C2 (en) * | 2004-02-23 | 2009-06-10 | Машиненфабрик Альфинг Кесслер Гмбх | Method and device for increasing fatigue resistance of crankshafts |
| RU2385213C1 (en) * | 2008-07-14 | 2010-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тольяттинский государственный университет | Method to dress outer cylindrical surfaces |
| RU2738270C1 (en) * | 2017-06-14 | 2020-12-11 | Масчиненфабрик Алфинг Кесслер Гмбх | Method and device for further processing of crankshaft |
| US11512735B2 (en) | 2017-06-14 | 2022-11-29 | Maschinenfabrik Alfing Kessler Gmbh | Method and device for post-processing a crankshaft |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4684267A (en) | Split bearing assemblies | |
| EP0167320B1 (en) | Method of making a split bearing assembly | |
| KR20050004843A (en) | Method of producing bearing raceway member | |
| JPS63318363A (en) | Hollow shaft, transmission element of which is fixed by expanding working | |
| RU2063324C1 (en) | Method for hardening crankshaft and device for its implementation | |
| EP1868750B1 (en) | Method for straightening an eccentric shaft | |
| US3108913A (en) | Crankshafts and method of hardening same | |
| JPS61157827A (en) | Thrust roller bearing and manufacture thereof | |
| JP2000129359A (en) | Manufacture of arc-like spring for clutch disk | |
| JPH0559169B2 (en) | ||
| US2852836A (en) | Manufacture of race members of roller and ball bearings | |
| US20040244529A1 (en) | Workpiece, in particular a crankshaft | |
| US4112564A (en) | Method of making a composite roller | |
| JPS5969516A (en) | Crankshaft | |
| JPS63162852A (en) | Production of forged camshaft | |
| RU2131800C1 (en) | Part rebuilding method | |
| JPS62174329A (en) | Crankshaft hardening method | |
| JP2022007426A (en) | Crank shaft manufacturing method | |
| SU1731567A1 (en) | Method of fabricating connecting rods | |
| JPS62174328A (en) | Crankshaft hardening method | |
| DE3739940A1 (en) | Surface-hardened crankshafts for high-performance engines | |
| JPS62174332A (en) | Hardening method for crank shaft | |
| JP4203222B2 (en) | Die for forging and manufacturing method thereof | |
| SU1717648A1 (en) | Method of hardening high-manganese steel castings | |
| KR200329829Y1 (en) | Turning Jig for Roll Cooling |