[go: up one dir, main page]

RU2254383C1 - Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles - Google Patents

Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles Download PDF

Info

Publication number
RU2254383C1
RU2254383C1 RU2003136837/02A RU2003136837A RU2254383C1 RU 2254383 C1 RU2254383 C1 RU 2254383C1 RU 2003136837/02 A RU2003136837/02 A RU 2003136837/02A RU 2003136837 A RU2003136837 A RU 2003136837A RU 2254383 C1 RU2254383 C1 RU 2254383C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformation
control
workpiece
heating element
blank
Prior art date
Application number
RU2003136837/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.А. Расторгуев (RU)
Д.А. Расторгуев
О.И. Драчев (RU)
О.И. Драчев
Д.Ю. Воронов (RU)
Д.Ю. Воронов
Original Assignee
Тольяттинский государственный университет
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 Тольяттинский государственный университет filed Critical Тольяттинский государственный университет
Priority to RU2003136837/02A priority Critical patent/RU2254383C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2254383C1 publication Critical patent/RU2254383C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: heat-and-power treatment of long-cut low-rigid axisymmetrical parts, such as shafts.
SUBSTANCE: proposed method includes power action on blank in the course of complete cycle of heat treatment; heat treatment cycle is divided into three sub-cycles; each sub-cycle includes action on blank within selected area by successive deformation in various directions; boundaries of selected area are controlled by control of temperature action on blank; length of section is selected taking into account harmonics of vibrations of part. In the course of complete cycle of heat treatment, sections at insufficient deformation are heated and those at excessive deformation are cooled. Device proposed for realization of this method includes jig with blank retainer and heating element which is provided with hole for placing the blank; each retainer is provided with wedges engageable with rods fitted with hydraulic cylinders at their ends, guide ring mounted for free rotation in retainer hole and pneumatic system; ring-shaped heating element is arranged coaxially relative to blank. Each section has four prods and is insulated by means of heat-insulating inserts located inside heat-insulating rings in form of corrugated bushes. Heating element is of induction type. This device includes control system equipped with linear motion and angular position sensors fitted in retainers and connected with control circuit; control system has three control circuits: one circuit is used for control of level and rate of longitudinal deformation; second circuit is used for control of level and rate of torsional deformation and third circuit is used for control of temperature action; each control circuit includes sensor, amplifier, adder, parameter setter and control unit.
EFFECT: enhanced stability of sizes and shape of long-cut articles due to elimination of directivity of axial residual deformation and directed texture of material lengthwise.
9 cl, 9 dwg

Description

Предлагаемые изобретения относятся к области термосиловой обработки (ТСО) длинномерных осесимметричных деталей типа вал и могут использоваться в технологических процессах изготовления валов в механообрабатывающих цехах.The present invention relates to the field of thermal power treatment (TCO) of long axisymmetric parts such as a shaft and can be used in technological processes of manufacturing shafts in machining workshops.

Известен способ термосиловой обработки валов, включающий нагрев, кручение, поверхностное пластическое деформирование и охлаждение, осуществляемые непрерывно-последовательно по длине вала [1].A known method of thermal power treatment of shafts, including heating, torsion, surface plastic deformation and cooling, carried out continuously-sequentially along the length of the shaft [1].

Недостатком данного способа является неравномерность деформирования по длине вала из-за неоднородностей физико-механических свойств ее материала, использование больших сил деформирования.The disadvantage of this method is the uneven deformation along the length of the shaft due to the heterogeneity of the physico-mechanical properties of its material, the use of large deformation forces.

Известен способ обработки осесимметричных деталей, включающий деформирование заготовки сжатием или сжатием с кручением посредством пинолей при одновременном нагреве заготовок [2].A known method of processing axisymmetric parts, including the deformation of the workpiece by compression or compression with torsion by means of pins while heating the workpieces [2].

Недостатком данного способа являются ограниченная область применения (обрабатываются детали типа диск с формообразованием, происходящим преимущественно за счет операции прокатки), большие усилия деформирования и неравномерность деформирования по длине заготовки.The disadvantage of this method is the limited scope (machined parts such as a disk with shaping, occurring mainly due to the rolling operation), large deformation forces and uneven deformation along the length of the workpiece.

Наиболее близким способом к заявляемому изобретению, выбранному в качестве прототипа, является способ изготовления осесимметричных деталей, включающий статические и/или динамические силовые, и/или другие воздействия на исходную изотропную структуру материала изделия с переводом этой структуры в анизотропную предварительно напряженную структуру в процессе термообработки [3].The closest method to the claimed invention, selected as a prototype, is a method of manufacturing axisymmetric parts, including static and / or dynamic power, and / or other effects on the initial isotropic structure of the material of the product with the translation of this structure into an anisotropic prestressed structure during heat treatment [ 3].

Недостатком данного способа является неравномерность параметров деформации изделия из-за неоднородности физико-механических свойств материала по длине и в поперечных сечениях заготовки, а также не стабильность технологических параметров обработки.The disadvantage of this method is the unevenness of the parameters of the deformation of the product due to the heterogeneity of the physico-mechanical properties of the material along the length and cross sections of the workpiece, as well as the lack of stability of the processing parameters.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению, выбранному в качестве прототипа, является устройство для ТСО валов малой жесткости, содержащее стапель с захватами в концевых сечениях, причем стапель выполнен в виде трубы из металла с коэффициентом теплового расширения меньшим, чем у изделия [4].The closest device of the same purpose to the claimed invention, selected as a prototype, is a device for TCO shafts of low rigidity, containing the slipway with grippers in end sections, and the slipway is made in the form of a pipe made of metal with a thermal expansion coefficient less than that of the product [4 ].

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечить стабильность прикладываемого усилия в процессе ТСО, что может привести к переупрочнению материала, неравномерной по длине заготовки остаточной деформации металла и, следовательно, к нестабильности размеров в эксплуатационный период, потере точности.The disadvantage of this device is the inability to ensure the stability of the applied force during the TCO process, which can lead to material hardening, uneven along the length of the workpiece, the residual deformation of the metal and, consequently, to instability in the operational period, loss of accuracy.

Задача, на решение которой направлены заявляемые изобретения, заключается в повышение качества заготовок с достижением следующих технических результатов: повышение стабильности размеров и формы длинномерных маложестких осесимметричных деталей за счет устранения направленности осевых остаточных напряжений и направленной текстуры материала заготовки по ее длине, оставшихся после заготовительной операции; уменьшение силы деформирования за счет использования эффекта Баушингера; уничтожение технологической наследственности за счет полной перестройки текстуры материала при сжатии и кручении заготовки за счет формирования в материале обрабатываемой заготовки мелкодисперсной разнонаправленной текстуры, что ведет более однородному распределению осевых остаточных напряжений по длине детали, а т.к. при релаксации основное влияние на коробление оказывают осевые остаточные напряжения, данный характер их распределения приводит к уменьшению деформации детали в эксплуатационный период.The problem to which the claimed inventions are directed is to improve the quality of the workpieces with the following technical results: increase the stability of the size and shape of long lengthy rigid axisymmetric parts by eliminating the directivity of axial residual stresses and directional texture of the workpiece material along its length remaining after the procurement operation; reduction of the deformation force due to the use of the Bausinger effect; the destruction of technological heredity due to the complete restructuring of the material texture during compression and torsion of the workpiece due to the formation of a finely dispersed multidirectional texture in the material of the workpiece, which leads to a more uniform distribution of axial residual stresses along the length of the part, since during relaxation, axial residual stresses have the main effect on warping; this nature of their distribution leads to a decrease in the deformation of the part during the operational period.

Эта задача решается тем, что в способе термосиловой обработки осесимметричных деталей, включающем статическое силовое воздействие на заготовку в процессе полного цикла термообработки, причем цикл обработки разделяют на подциклы, в течение каждого из которых статическое силовое воздействие производят в пределах выбранного участка заготовки сначала путем последовательного закручивания в одну сторону данного участка с последующим растяжением, затем - закручивания в другую сторону с последующим сжатием за пределом действия закона упругости, причем управление пределом текучести при статическом силовом воздействии производят путем регулирования температурного воздействия на участок заготовки, а длину участка выбирают с учетом гармоник колебаний детали. В процессе полного цикла термообработки можно устанавливать местоположение участков с отклонениями от заданной величины деформации, определять эти отклонения, при этом на участках с недостаточной деформацией производят нагрев, а на участках с избыточной деформацией - охлаждение.This problem is solved by the fact that in the method of thermal power treatment of axisymmetric parts, including static force acting on the workpiece during the full heat treatment cycle, the processing cycle is divided into subcycles, during each of which the static force action is performed within the selected part of the workpiece first by sequential twisting in one direction of this section with subsequent stretching, then - twisting in the other direction with subsequent compression beyond the limit of the law of elasticity spine, wherein the control limit stress at the static force action produced by controlling the temperature influence on the blank portion and the portion length selected in accordance with the harmonic oscillations of parts. During the full heat treatment cycle, it is possible to establish the location of areas with deviations from a given strain value, to determine these deviations, while in areas with insufficient deformation they heat up, and in areas with excessive deformation they cool.

Эта задача также решается тем, что в устройстве для термосиловой обработки осесимметричных деталей, содержащем стапель с фиксаторами заготовки и нагревательный элемент, каждый из фиксаторов выполнен с отверстием для размещения в нем заготовки и содержит клинья, выполненные с возможностью диаметрального сжатия заготовки и контакта со штоками, снабженными на своих концах гидроцилиндрами, направляющее кольцо, установленное с возможностью свободного вращения в отверстии фиксатора, причем кольцо снабжено антифрикционными вставками для его поджатия с торцов, систему подачи воздуха, а нагревательный элемент разделен на секции теплоизолирующими кольцами. Нагревательный элемент может быть выполнен кольцевой формы и размещен коаксиально относительно заготовки. Каждая секция может иметь четыре щупа и может быть изолирована теплоизолирующими вставками, расположенными внутри теплоизолирующих колец в виде гофрированных втулок. Нагревательный элемент может быть выполнен индуктивным. Устройство для ТСО может включать систему управления, которая снабжена датчиками линейного перемещения и углового положения, установленных в фиксаторах и включенных в цепь управления, при этом система управления может содержать три контура управления, один из которых выполнен с возможностью управления величиной и скоростью продольной деформацией, другой - величиной и скоростью крутильной деформацией, а третий - температурным воздействием, причем каждый контур управления содержит датчик, усилитель, сумматор, задатчик величины контролируемого параметра и блок управления.This problem is also solved by the fact that in the device for thermal processing of axisymmetric parts, containing the slipway with the clamps of the workpiece and the heating element, each of the clamps is made with a hole for placing the workpiece in it and contains wedges made with the possibility of diametrical compression of the workpiece and contact with rods, equipped at their ends with hydraulic cylinders, a guide ring mounted with the possibility of free rotation in the hole of the latch, and the ring is equipped with anti-friction inserts for e th preload from the ends, the air supply system, and the heating element is divided into sections by heat-insulating rings. The heating element can be made annular and placed coaxially relative to the workpiece. Each section can have four probes and can be insulated with heat insulating inserts located inside the heat insulating rings in the form of corrugated bushings. The heating element may be made inductive. The device for TCO may include a control system that is equipped with linear displacement and angular position sensors installed in the latches and included in the control circuit, while the control system may contain three control loops, one of which is configured to control the magnitude and speed of longitudinal deformation, the other - the magnitude and speed of torsional deformation, and the third - temperature exposure, and each control circuit contains a sensor, amplifier, adder, control value adjuster parameter and control unit.

Разделение цикла обработки на подциклы расширяет технологические возможности способа за счет варьирования участков обработки, комплексной проработки материала с формированием направленной текстуры.The division of the processing cycle into subcycles expands the technological capabilities of the method by varying the processing sections, the integrated study of the material with the formation of a directional texture.

Статическое силовое воздействие в пределах участков уменьшает габариты установки, делает ее более компактной, упрочняет заготовку на участках с учетом зон нагружения или гармоник колебаний при работе детали в узле, формирует более равномерную по длине структуру.Static force action within the sections reduces the dimensions of the installation, makes it more compact, strengthens the workpiece in the sections, taking into account loading zones or harmonics of vibrations during operation of the part in the assembly, and forms a structure more uniform in length.

Кручение необходимо для создания более равномерной картины распределения остаточных напряжений путем формирования однородной по длине текстуры материала, а также создания предварительного напряженного состояния.Torsion is necessary to create a more uniform picture of the distribution of residual stresses by forming a uniform texture along the length of the material, as well as creating a preliminary stress state.

Растягивание заготовки на первой стадии необходимо для инициации пластических процессов в металле (образования и движения дислокаций, смещения и поворота зерен).Stretching the preform in the first stage is necessary to initiate plastic processes in the metal (formation and movement of dislocations, displacement and rotation of grains).

Сжимающее усилие необходимо для формирования равномерной картины распределения остаточных напряжений при наименьшей вероятности разрушения материала заготовки в результате пластических процессов за счет создания наиболее благоприятной схемы напряженного состояния - объемного сжатия.The compressive force is necessary to form a uniform pattern of the distribution of residual stresses with the least probability of destruction of the workpiece material as a result of plastic processes by creating the most favorable stress state scheme - volume compression.

Деформирование за пределами действия закона упругости приводит к упрочнению материала с формированием направленной текстуры.Deformation beyond the limits of the law of elasticity leads to hardening of the material with the formation of a directional texture.

Цикл обработки, состоящий из кручения в одном направлении, затем в другом, с чередующимся растяжением - сжатием необходимо для уменьшения усилий деформирования за счет эффекта Баушингера.A machining cycle consisting of torsion in one direction, then in the other, with alternating stretching and compression, is necessary to reduce the deformation forces due to the Bausinger effect.

Нагрев деформируемого участка заготовки необходим для уменьшения усилий деформирования за счет снижения предела текучести материала обрабатываемой заготовки при повышенной температуре.Heating of the deformable section of the workpiece is necessary to reduce the deformation forces by reducing the yield strength of the material of the workpiece at elevated temperature.

Управление пределом текучести позволяет стабилизировать деформацию по участкам путем регулирования процесса деформирования в режиме реального времени и в необходимом сечении участка.The control of the yield strength allows stabilizing the deformation in sections by regulating the deformation process in real time and in the required section of the section.

Регулирование температурного воздействия является эффективным, простым и надежным средством регулирования предела текучести материала.Temperature exposure control is an effective, simple and reliable means of controlling the yield strength of a material.

Выбор длины обрабатываемого участка с учетом гармоник колебаний детали снижает степень коробления детали в эксплуатационный период за счет упрочнения материала в соответствии с зонами нагружения детали.The choice of the length of the treated section, taking into account the harmonics of the oscillations of the part, reduces the degree of warpage of the part in the operational period due to the hardening of the material in accordance with the zones of loading the part.

Установление местоположения участков с отклонением от заданной величины деформации является необходимым для выравнивания деформации по участкам в режиме реального времени.Establishing the location of sections with a deviation from a given strain value is necessary for real-time alignment of the strain across sections.

Определение отклонения величины деформации необходимо для задания температурного режима воздействия на участки с целью выравнивания деформации.The determination of the deviation of the strain is necessary to set the temperature regime of the impact on the sections in order to equalize the strain.

Нагрев участков с недостаточной деформацией увеличивает деформацию за счет снижения предела текучести.Heating sections with insufficient deformation increases deformation by reducing the yield strength.

Охлаждение участков с избыточной деформацией замедляет деформацию за счет увеличения предела текучести.Cooling of areas with excessive deformation slows down the deformation by increasing the yield strength.

Фиксаторы заготовки с отверстием позволяют обрабатывать заготовки различной длины равномерно по всей длине за счет ее свободного прохождения через отверстие.Workpiece clamps with a hole allow you to process workpieces of various lengths evenly over the entire length due to its free passage through the hole.

Клинья с возможностью диаметрального сжатия заготовки и контакта со штоком упрощают компоновку устройства за счет использования привода создания крутящих моментов без шарнирных устройств.Wedges with the possibility of diametrical compression of the workpiece and contact with the rod simplify the layout of the device by using a drive to create torques without articulated devices.

Гидроцилиндры на концах штоков расширяют технологические возможности за счет плавной регулировки прикладываемого давления и, соответственно, усилия деформирования для различных заготовок и режимов обработки.Hydraulic cylinders at the ends of the rods expand technological capabilities due to the smooth adjustment of the applied pressure and, accordingly, the deformation forces for various workpieces and processing modes.

Направляющее кольцо передает комплексное воздействие на заготовку с сохранением возможности ее вращения при приложении значительных осевых нагрузок.The guide ring transfers a complex effect on the workpiece while maintaining the possibility of its rotation when significant axial loads are applied.

Направляющее кольцо с возможностью вращения позволяет создавать угловые смещения заготовки путем приложения крутящего момента.Rotating guide ring allows you to create angular displacements of the workpiece by applying torque.

Антифрикционные вставки для поджатия направляющего кольца с торцов уменьшают рабочие усилия за счет снижения коэффициента трения.Antifriction inserts for tightening the guide ring from the ends reduce working forces by reducing the coefficient of friction.

Система подачи воздуха регулирует предел текучести материала за счет управляемого теплоотвода от обрабатываемой заготовки.The air supply system controls the yield strength of the material due to the controlled heat removal from the workpiece.

Нагревательный элемент, разделенный на секции, позволяет интенсифицировать теплоотвод и подвод тепла по сечениям участков и стабилизировать деформацию.The heating element, divided into sections, allows you to intensify the heat sink and heat supply over sections of sections and stabilize the deformation.

Нагревательный элемент кольцевой формы позволяет нагревать заготовки тел вращения по периметру.The ring-shaped heating element allows you to heat the workpieces of bodies of revolution around the perimeter.

Нагревательный элемент, размещенный коаксиально заготовке, позволяет нагревать ее равномерно по периметру.A heating element placed coaxially with the workpiece allows it to be heated evenly around the perimeter.

Щупы позволяют измерять сужение шеек и управлять процессом деформирования в режиме реального времени.The probes allow you to measure neck narrowing and control the deformation process in real time.

Четыре щупа измеряют изменение диаметра шеек с учетом их пространственных отклонений.Four probes measure the change in the diameter of the necks taking into account their spatial deviations.

Теплоизолирующие вставки герметизируют участки вала, что позволяет охлаждать - нагревать заготовку участками и формировать более равномерные физико-механические свойства по длине за счет исключения тепловых потоков в соседние секции.The insulating inserts seal the shaft sections, which allows cooling - heating the workpiece in sections and forming more uniform physical and mechanical properties along the length due to the exclusion of heat fluxes into neighboring sections.

Теплоизолирующие кольца в виде гофрированных втулок позволяют приспосабливаться к разным диаметральным размерам заготовок, что делает данное устройство более универсальным.Thermal insulating rings in the form of corrugated bushings allow you to adapt to different diameters of the workpieces, which makes this device more versatile.

Теплоизолирующие вставки внутри колец позволяют направлять потоки воздуха раздельно в соседние секции и, соответственно, охлаждать их с разной скоростью.The heat-insulating inserts inside the rings allow directing air flows separately to neighboring sections and, accordingly, cooling them at different speeds.

Нагревательный индуктивный элемент повышает эффективность обработки за счет более простой конструкции установки, упрощает ее эксплуатацию при сохранении качества поверхностного слоя.Inductive heating element increases the processing efficiency due to the simpler installation design, simplifies its operation while maintaining the quality of the surface layer.

Система управления повышает эффективность обработки за счет оперативного изменения технологических параметров в функции процесса деформирования.The control system improves the processing efficiency due to the operational change of technological parameters as a function of the deformation process.

Датчики линейного перемещения и углового положения определяют деформацию в осевом и тангенциальном направлениях в режиме реального времени.The linear displacement and angular position sensors determine the deformation in the axial and tangential directions in real time.

Контуры управления задают и реализуют необходимые величины осевой и крутильной деформации, скорости деформации и температурного воздействия с учетом особенностей конкретного процесса деформирования.Control loops set and implement the necessary values of axial and torsional deformation, strain rate and temperature effect, taking into account the characteristics of a particular deformation process.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, где приведена схема выбора участков деформирования, на фиг.2-5 - подциклы обработки вала, на фиг.6 - общий вид устройства для осуществления способа ТСО, на фиг.7 - разрез А-А на фиг.6, на фиг.8 - выноска Б на фиг.6, на фиг.9 - структурная схема системы управления процессом ТСО.The present invention is illustrated by the drawings, presented in figure 1, which shows a diagram of the selection of deformation sections, figure 2-5 - sub-cycles of the shaft processing, figure 6 is a General view of the device for implementing the method TCO, figure 7 is a section A- And in Fig.6, Fig.8 is a callout B in Fig.6, Fig.9 is a structural diagram of a TCO process control system.

Способ осуществляют в следующей последовательности. Заготовку вала 1 размещают в фиксаторах (фиг.1), выбирают участок заготовки, производят статическое силовое воздействие на этот участок в условиях его нагрева сначала путем последовательного закручивания в одну сторону (фиг.2) с последующим растяжением (фиг.3), затем - путем закручивания в другую сторону (фиг.4) с последующим сжатием (фиг.5). В процессе статического силового воздействия управляют пределом текучести путем регулирования температурного воздействия на участок заготовки. Устанавливают местоположение участков с отклонением от заданной величины деформации, определяют эти отклонения и производят регулируемое температурное воздействие на эти участки: на участках с недостаточной деформацией производят нагрев, а на участках с избыточной деформацией - охлаждение. По завершении обработки этого участка заготовки производят аналогичную обработку других участков.The method is carried out in the following sequence. The blank of the shaft 1 is placed in the retainers (Fig. 1), a portion of the blank is selected, a static force is applied to this portion under conditions of its heating, first by successively twisting in one direction (Fig. 2), followed by stretching (Fig. 3), then by twisting in the other direction (figure 4), followed by compression (figure 5). In the process of static force, the yield strength is controlled by controlling the temperature effect on the workpiece area. Establish the location of areas with a deviation from a given strain value, determine these deviations and produce a controlled temperature effect on these areas: in areas with insufficient deformation, heat, and in areas with excessive deformation, cooling. Upon completion of the processing of this section of the workpiece produce a similar processing of other sections.

На первой стадии после нагрева заготовки до заданной температуры, снимается сигнал о крутильной деформации. Кручение происходит до достижения равенства нулю производной

Figure 00000002
что соответствует достижению площадки текучести. После этого включают привод осевых перемещений до достижения стадии пластического течения в продольном направлении. После этого цикл деформирования повторяют с кручением в обратную сторону и осевым сжатием. На обоих стадиях контролируется изменение диаметров шеек по участкам вала. Для участков вала, где после начала пластического течения произошла максимальная деформация, выключают нагрев соответствующей секции нагревательного элемента и подают поток охлаждающего воздуха, что повышает предел текучести материала на данном участке вала. Выключая нагрев и охлаждая участки вала, достигшие величины деформации первого участка добиваются равномерной деформации по всему пролету заготовки. Неоднородность напряжений, обусловленная неоднородностью положения зерен (разориентировкой) и их формой, уменьшается при выравнивании и образовании текстуры деформации, что снижает общую внутреннюю энергию заготовки. Более равновесная структура способствует стабильности форм и размеров детали.At the first stage, after heating the workpiece to a predetermined temperature, a signal about torsional deformation is removed. Torsion occurs until the derivative is equal to zero
Figure 00000002
which corresponds to the achievement of the yield site. After that, the drive of axial displacements is switched on until the stage of plastic flow in the longitudinal direction is reached. After this, the deformation cycle is repeated with torsion in the opposite direction and axial compression. At both stages, the change in the diameters of the necks along the shaft sections is controlled. For sections of the shaft where maximum deformation occurred after the start of plastic flow, the heating of the corresponding section of the heating element is turned off and a flow of cooling air is supplied, which increases the yield point of the material in this section of the shaft. Turning off heating and cooling the shaft sections that have reached the strain of the first section achieve uniform deformation over the entire span of the workpiece. The inhomogeneity of stresses due to the heterogeneity of the position of the grains (misorientation) and their shape decreases when the strain is aligned and the texture is formed, which reduces the total internal energy of the workpiece. A more balanced structure contributes to the stability of the shapes and sizes of the part.

Устройство для ТСО длинномерных осесимметричных деталей (фиг.6-9) включает стапель 2, где заготовку вала 1 помещают в фиксаторы 3 с отверстиями 4, в которые проходит вал 1. Ее с диаметрально противоположных сторон сжимают клинья 5, по скосам 6 контактирующих по качающейся вставке 7 со штоком 8, который имеет на противоположных концах силовые цилиндры 9. Клинья 5 по скользящей посадке вставлены в направляющее кольцо 10, которое может свободно вращаться в отверстии 4 фиксатора 3, причем с торцов кольцо 10 прижимается антифрикционными вставками 12. Между фиксаторами 3 в станине 13 устанавливается нагревательный элемент 14, работающий по принципу индуктивного нагрева. По концам стапеля 1 установлены гидроцилиндры 15. В фиксаторах 3 размещают датчики линейного перемещения 16, а в направляющем кольце 10 - датчики углового положения 17. Система управления включает три контура. Первый контур управления линейным перемещением 18 включает цепь управления величиной деформации, в которую входят датчик линейного перемещения 16, усилитель 19, суммирующее устройство 20, задатчик величины осевой деформации 21, цепь управления скоростью осевой деформации, которая включает датчик углового положения 17, усилитель 22, дифференцирующее звено 23 и задатчик скорости линейной деформации 24. Аналогичные две цепи входят в контур управления крутильными деформациями 25. В контур управления температурой входят термопара 26, задатчик температуры 27, блок управления температурой 28. Силовой контур 29 имеет датчики давления 30 гидроцилиндров 9 и 15. Нагревательный элемент выполнен в виде катушки 31, разделенной на секции 32 теплоизолирующими вставками 33, внутри полых гофрированных колец 34. Гофрированные кольца 34 имеют отверстия 35 подачи воздуха. В каждой секции содержится четыре щупа 36, выходы которых подсоединены к датчику положения 37. Сумматоры 20 соединены с коммутатором 38, который связан с силовым контуром 29, катушкой 31, системой подачи воздуха 39 в секции 32.A device for TCO of long axisymmetric parts (Fig.6-9) includes a slipway 2, where the shaft blank 1 is placed in the retainers 3 with holes 4, into which the shaft 1 passes. It is compressed from the diametrically opposite sides by wedges 5, which are contacted along bevels 6 along bevels insert 7 with a rod 8, which has power cylinders at opposite ends 9. The wedges 5 are inserted along the sliding fit into the guide ring 10, which can freely rotate in the hole 4 of the retainer 3, and the ring 10 is pressed from the ends by antifriction inserts 12. Between the latches 3 in the frame 13 is installed a heating element 14, operating on the principle of inductive heating. At the ends of the slipway 1, hydraulic cylinders 15 are installed. 15. The linear displacement sensors 16 are placed in the clips 3, and the angular position sensors 17 are placed in the guide ring 10. The control system includes three circuits. The first linear displacement control circuit 18 includes a deformation amount control circuit, which includes a linear displacement sensor 16, an amplifier 19, an adder 20, an axial deformation magnitude adjuster 21, an axial deformation rate control circuit that includes an angular position sensor 17, an amplifier 22, differentiating link 23 and the linear strain rate adjuster 24. Similar two circuits are included in the torsional strain control loop 25. The temperature control loop includes a thermocouple 26, a tamper adjuster tours 27, temperature control unit 28. The power circuit 29 has pressure sensors 30 of the hydraulic cylinders 9 and 15. The heating element is made in the form of a coil 31, divided into sections 32 by heat insulating inserts 33, inside the hollow corrugated rings 34. The corrugated rings 34 have air supply openings 35 . Each probe contains four probes 36, the outputs of which are connected to the position sensor 37. Adders 20 are connected to a switch 38, which is connected to the power circuit 29, coil 31, air supply system 39 in section 32.

Устройство для ТСО работает следующим образом. Заготовка вала 1 протягивается через первый фиксатор 3 и нагревательный элемент до второго фиксатора 3 и нагревается на участке между фиксаторами 3 при подаче электрического тока в цепь катушки нагревательного элемента 14. Температуру нагрева и время выдержки определяют исходя из материала заготовки 2 и необходимой глубины пластически деформированного слоя. После прогрева участка вала 1 подается рабочее давление в гидроцилиндры 9 фиксаторов 3, при этом перемещаются штоки 8, которые по скосам 6 давят на клинья 4. По направляющему кольцу клинья 4 смещаются к заготовке вала 1, зажимая ее. При этом гидроцилиндры 9 создают крутящий момент относительно оси заготовки 1. Кручение проводят сначала в одну сторону на определенный угол, затем, после растяжения, в другую. Смещаясь на заданный угол, клинья 4 поворачивают плавающую вставку 7, за счет чего обеспечивается надежный контакт по всей поверхности скоса 6 клина 5. После достижения определенного усилия зажима фиксаторами 3 рабочее давление подается в боковые гидроцилиндры 15. При этом фиксаторы 3 перемещаются по стапелю 2 для создания деформации растяжения или сжатия. Участок заготовки 1 между фиксаторами подвергается комплексному деформированию: кручению - сжатию (растяжению) по заданному циклу обработки. Все сигналы с сумматоров 20 поступают в коммутатор 38, где вырабатывается управляющее воздействие на гидроцилиндры 9, 15, катушку 31, в систему подачи воздуха 39 на подачу воздуха в соответствующие секции 32.A device for TCO works as follows. The billet of the shaft 1 is pulled through the first latch 3 and the heating element to the second latch 3 and heated in the area between the latches 3 when an electric current is supplied to the coil circuit of the heating element 14. The heating temperature and holding time are determined based on the material of the workpiece 2 and the required depth of the plastic deformed layer . After heating the shaft section 1, the operating pressure is supplied to the hydraulic cylinders 9 of the clamps 3, while the rods 8 are moved, which, along the bevels 6, press on the wedges 4. On the guide ring, the wedges 4 are shifted to the workpiece of the shaft 1, clamping it. In this case, the hydraulic cylinders 9 create a torque relative to the axis of the workpiece 1. Torsion is carried out first in one direction at a certain angle, then, after stretching, in the other. Moving to a predetermined angle, the wedges 4 rotate the floating insert 7, thereby ensuring reliable contact over the entire surface of the bevel 6 of the wedge 5. After reaching a certain clamping force with the clamps 3, the working pressure is supplied to the side hydraulic cylinders 15. At the same time, the clamps 3 move along the stock 2 creating tensile or compressive strains. The section of the workpiece 1 between the clamps is subjected to complex deformation: torsion - compression (stretching) for a given processing cycle. All signals from the adders 20 enter the switch 38, where a control action is generated on the hydraulic cylinders 9, 15, coil 31, and the air supply system 39 to supply air to the respective sections 32.

Источники информацииSources of information

1. Патент РФ №2161276, кл. F 16 F 1/14, 2000.1. RF patent №2161276, cl. F 16 F 1/14, 2000.

2. Патент РФ №2119842, кл. В 21 К 1/32, 1998.2. RF patent №2119842, cl. B 21 K 1/32, 1998.

3. Заявка РФ №96112649, кл. В 21 К 1/28, 1998.3. Application of the Russian Federation No. 96112649, cl. B 21 K 1/28, 1998.

4. Авторское свидетельство СССР №1407969, кл. С 21 D 1/62, 1/63, 1988.4. Copyright certificate of the USSR No. 1407969, cl. C 21 D 1/62, 1/63, 1988.

Claims (9)

1. Способ термосиловой обработки осесимметричных деталей, включающий статическое силовое воздействие на заготовку в процессе полного цикла термообработки, отличающийся тем, что цикл обработки разделяют на подциклы, в течение каждого из которых статическое силовое воздействие производят в пределах выбранного участка заготовки сначала путем последовательного закручивания в одну сторону данного участка с последующим растяжением, затем закручивания в другую сторону с последующим сжатием за пределом действия закона упругости, причем управление пределом текучести при статическом силовом воздействии производят путем регулирования температурного воздействия на участок заготовки, а длину участка выбирают с учетом гармоник колебаний детали.1. The method of thermal power treatment of axisymmetric parts, including static force acting on the workpiece during the full heat treatment cycle, characterized in that the processing cycle is divided into sub-cycles, during each of which the static power action is performed within the selected part of the workpiece first by sequentially twisting into one side of this section with subsequent stretching, then twisting to the other side, followed by compression beyond the limit of the law of elasticity, and The pressure in the static yield stress of the impact force produced by adjusting the temperature influence on the blank portion and the portion length selected in accordance with the harmonic oscillations of parts. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе полного цикла термообработки устанавливают местоположение участков с отклонениями от заданной величины деформации, определяют эти отклонения, при этом на участках с недостаточной деформацией производят нагрев, а на участках с избыточной деформацией - охлаждение.2. The method according to claim 1, characterized in that during the full heat treatment cycle, the location of the sections with deviations from the given strain value is determined, these deviations are determined, while in the areas with insufficient deformation they are heated, and in the areas with excessive deformation they are cooled. 3. Устройство для термосиловой обработки осесимметричных деталей, содержащее стапель с фиксаторами заготовки и нагревательный элемент, отличающееся тем, что каждый из фиксаторов выполнен с отверстием для размещения в нем заготовки и содержит клинья, выполненные с возможностью диаметрального сжатия заготовки и контакта со штоками, снабженными на своих концах гидроцилиндрами, направляющее кольцо, установленное с возможностью свободного вращения в отверстии фиксатора, причем кольцо снабжено антифрикционными вставками для его поджатия с торцов, систему подачи воздуха, а нагревательный элемент разделен на секции теплоизолирующими кольцами.3. A device for thermoset machining axisymmetric parts, comprising a slipway with clamps of the workpiece and a heating element, characterized in that each of the clamps is made with an opening for placing the workpiece in it and contains wedges made with the possibility of diametric compression of the workpiece and contact with rods equipped with at its ends with hydraulic cylinders, a guide ring mounted with the possibility of free rotation in the hole of the latch, and the ring is equipped with anti-friction inserts for preloading ends, the air supply and the heating element is divided into sections of insulating rings. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен кольцевой формы и размещен коаксиально относительно заготовки.4. The device according to claim 3, characterized in that the heating element is made annular and placed coaxially relative to the workpiece. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что каждая секция имеет четыре щупа и разделена теплоизолирующими вставками, размещенными внутри теплоизолирующих колец, выполненных в виде гофрированных втулок.5. The device according to claim 3, characterized in that each section has four probes and is divided by insulating inserts located inside the insulating rings made in the form of corrugated bushings. 6. Устройство по любому из пп.3 и 4, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен индуктивным.6. The device according to any one of paragraphs.3 and 4, characterized in that the heating element is made inductive. 7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит систему управления, которая снабжена датчиками линейного перемещения и углового положения, установленных в фиксаторах и включенных в цепь управления.7. The device according to claim 3, characterized in that the device further comprises a control system that is equipped with linear displacement and angular position sensors installed in the latches and included in the control circuit. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что система управления содержит три контура управления, один из которых выполнен с возможностью управления величиной и скоростью продольной деформации, другой - величиной и скоростью крутильной деформации, а третий - температурным воздействием.8. The device according to claim 7, characterized in that the control system contains three control loops, one of which is configured to control the magnitude and speed of longitudinal deformation, the other - the magnitude and speed of torsional deformation, and the third - by temperature. 9. Устройство по любому из пп.7 и 8, отличающееся тем, что каждый контур управления содержит датчик, усилитель, сумматор, задатчик величины контролируемого параметра и блок управления.9. The device according to any one of paragraphs.7 and 8, characterized in that each control circuit contains a sensor, amplifier, adder, setpoint value of the controlled parameter and the control unit.
RU2003136837/02A 2003-12-19 2003-12-19 Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles RU2254383C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003136837/02A RU2254383C1 (en) 2003-12-19 2003-12-19 Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003136837/02A RU2254383C1 (en) 2003-12-19 2003-12-19 Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2254383C1 true RU2254383C1 (en) 2005-06-20

Family

ID=35835801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003136837/02A RU2254383C1 (en) 2003-12-19 2003-12-19 Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2254383C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2381281C1 (en) * 2008-10-08 2010-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Device for thermo-force treatment of axisymmetric parts
RU2381282C1 (en) * 2008-10-08 2010-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Device for thermal-force treatment of axisymmetric parts
RU2387719C1 (en) * 2008-10-14 2010-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Thermal force treatment method of long axisymmetrical parts
RU2543029C1 (en) * 2013-09-09 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts
RU2552206C2 (en) * 2013-09-03 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of thermal-and-force processing of long axially symmetric parts and device to this end
RU2575510C2 (en) * 2014-03-05 2016-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of thermal power treatment of long axisymmetric parts and device for its implementation
RU2615852C2 (en) * 2015-02-16 2017-04-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Thermo-loaded machining method of axial-symmetrical long parts and device to this end
RU2632748C2 (en) * 2016-01-28 2017-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Device for thermal power treatment of axisymetric parts

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1407969A1 (en) * 1986-06-04 1988-07-07 Тольяттинское Производственное Объединение "Азотреммаш" Arrangement for hardening low-rigidity shafts
SU1708884A1 (en) * 1989-05-10 1992-01-30 Тольяттинский политехнический институт Method for heat treatment of axisymmetrical elongated parts
SU1726537A1 (en) * 1989-07-19 1992-04-15 Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" Method of manufacturing springs
RU2119842C1 (en) * 1996-06-21 1998-10-10 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Method for manufacturing axially symmetrical parts and blank making process for performing the same
RU2217508C2 (en) * 2002-01-23 2003-11-27 Воронежский государственный технический университет Method of upgrading process properties of metals

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1407969A1 (en) * 1986-06-04 1988-07-07 Тольяттинское Производственное Объединение "Азотреммаш" Arrangement for hardening low-rigidity shafts
SU1708884A1 (en) * 1989-05-10 1992-01-30 Тольяттинский политехнический институт Method for heat treatment of axisymmetrical elongated parts
SU1726537A1 (en) * 1989-07-19 1992-04-15 Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" Method of manufacturing springs
RU2119842C1 (en) * 1996-06-21 1998-10-10 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Method for manufacturing axially symmetrical parts and blank making process for performing the same
RU2217508C2 (en) * 2002-01-23 2003-11-27 Воронежский государственный технический университет Method of upgrading process properties of metals

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2381281C1 (en) * 2008-10-08 2010-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Device for thermo-force treatment of axisymmetric parts
RU2381282C1 (en) * 2008-10-08 2010-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Device for thermal-force treatment of axisymmetric parts
RU2387719C1 (en) * 2008-10-14 2010-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Thermal force treatment method of long axisymmetrical parts
RU2552206C2 (en) * 2013-09-03 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of thermal-and-force processing of long axially symmetric parts and device to this end
RU2543029C1 (en) * 2013-09-09 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts
RU2575510C2 (en) * 2014-03-05 2016-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method of thermal power treatment of long axisymmetric parts and device for its implementation
RU2615852C2 (en) * 2015-02-16 2017-04-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Thermo-loaded machining method of axial-symmetrical long parts and device to this end
RU2632748C2 (en) * 2016-01-28 2017-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Device for thermal power treatment of axisymetric parts
RU2773155C1 (en) * 2021-03-30 2022-05-31 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" Method for axial deformation of a fixed axisymmetric part and unit for implementation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7188398B2 (en) Method for improving the magnitude of compressive stress developed in the surface of a part
RU2254383C1 (en) Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles
CZ20011171A3 (en) Method of working billets and bar-like materials produced from metals and metal alloys as well as product made by employing this method
Świć et al. Method of achieving accuracy of thermo-mechanical treatment of low-rigidity shafts
Huang et al. Comparative study of warm and hot cross-wedge rolling: numerical simulation and experimental trial
CN103752742A (en) A method of medium and high frequency induction heating radial forging forming screw
KR102144607B1 (en) Furnace muffle for an annealing furnace
RU2552206C2 (en) Method of thermal-and-force processing of long axially symmetric parts and device to this end
JP3572618B2 (en) Method and apparatus for correcting tempering of rolling parts
JPWO1996006194A1 (en) Method and device for corrective tempering of rolling parts
JP5446410B2 (en) Heat treatment method for annular workpiece
CN102808077A (en) Thin-wall gear ring type part quenching method for keeping accuracy level
KR0170537B1 (en) Method and apparatus for correcting cure deformation of annular element
US6264768B1 (en) Method for strengthening of rolling element bearings by thermal-mechanical net shape finish forming technique
RU2235794C2 (en) Method and apparatus for thermal-power processing of axisymmetric elongated parts
WO2009067961A1 (en) Method of manufacturing of ball bearing's rings by rolling-out of the blanks from bearing's steel using a roll-out machine
Sun et al. Numerical and experimental investigations on the effect of mandrel feeding speed for high-speed rail bearing inner ring
JP7013492B2 (en) Methods and equipment for impact treatment of crankshaft crossovers
RU2543029C1 (en) Method of geometric parameters stabilisation of low rigid shafts
RU2462518C1 (en) Device for pressure-heated treatment of low-hardness shafts
RU2709067C1 (en) Method of heat-power processing of long axisymmetric parts and device for implementation thereof
JP7129432B2 (en) Method and apparatus for impact treatment of crankshaft transition
RU2709127C1 (en) Method of heat-power processing of long axisymmetric parts and device for its implementation
JP7051909B2 (en) Methods and equipment for impact treatment of crankshaft crossovers
CN216550559U (en) Workpiece aperture reducing device for locally heating hole wall of workpiece hole body

Legal Events

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

Effective date: 20051220