[go: up one dir, main page]

RU2366558C1 - Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses - Google Patents

Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses Download PDF

Info

Publication number
RU2366558C1
RU2366558C1 RU2008129222/02A RU2008129222A RU2366558C1 RU 2366558 C1 RU2366558 C1 RU 2366558C1 RU 2008129222/02 A RU2008129222/02 A RU 2008129222/02A RU 2008129222 A RU2008129222 A RU 2008129222A RU 2366558 C1 RU2366558 C1 RU 2366558C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cams
deforming
separator
static
housing
Prior art date
Application number
RU2008129222/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Сергеевич Степанов (RU)
Юрий Сергеевич Степанов
Андрей Викторович Киричек (RU)
Андрей Викторович Киричек
Дмитрий Львович Соловьев (RU)
Дмитрий Львович Соловьев
Александр Александрович Захаров (RU)
Александр Александрович Захаров
Сергей Владимирович Баринов (RU)
Сергей Владимирович Баринов
Борис Иванович Афанасьев (RU)
Борис Иванович Афанасьев
Алексей Иванович Тиняков (RU)
Алексей Иванович Тиняков
Дмитрий Сергеевич Фомин (RU)
Дмитрий Сергеевич Фомин
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 RU2008129222/02A priority Critical patent/RU2366558C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2366558C1 publication Critical patent/RU2366558C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: rotation is imparted to deforming tool. Crosswise motion is imparted to workpiece. Deforming tool comprises central shaft and housing representing a disk with central bore and hollow shaft to transmit rotation from individual drive, peripheral bores to accommodate spring-loaded cams. Aforesaid central shaft support separator. The latter has peripheral bores to accommodate deforming tools representing step rod furnished with tape sprigs to produce static load. Static load pulse magnitude is adjusted by varying the cam offset from the housing and cam spring compression force.
EFFECT: expanded performances.
9 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к вибрационным 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 vibratory devices for finishing and hardening of steel and alloy parts by surface plastic deformation (PPD) with a static-pulse loaded deforming elements.

Известен способ и реализующее его 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].The known method and the device implementing it for hardening processing, consisting of a vibrator of the reciprocal-longitudinal vibrations of the deforming element and the cam, driven into rotation from the electric motor through a stepless gearbox and designed to excite the transverse vibrational movements of this deforming element [1].

Способ и устройство отличаются 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 method and device are characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface, low efficiency, insufficiently deep hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the treated surface.

Известен способ и реализующее его 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].The known method and its implementing device for shock vibratory rolling, comprising a housing, a separator with a deforming element, a support in the form of a smooth roller mounted in the housing with the possibility of rotation, while it is equipped with a support drive and an elastic element, one end of which is fixed to the housing, and the other on the separator [2].

Способ и устройство отличаются 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 method and device are characterized by limited control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface, low efficiency, insufficiently deep hardened layer and insufficiently high degree of hardening of the treated surface.

Известен способ, осуществляемый с помощью генератора 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.A known method, carried out using a mechanical pulse generator (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 способ, осуществляемый с помощью ГМИ, представляет собой весьма сложную, дорогостоящую, металлоемкую и энергоемкую конструкцию, которая значительно увеличивает себестоимость изготовления обрабатываемых деталей.The known method carried out using GMI, is a very complex, expensive, metal and energy-intensive design, which significantly increases the cost of manufacturing the workpiece.

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 роторного генератора механических импульсов (РГМИ), имеющего кулачки и набегающие на них 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 rotary generator of mechanical impulses (RGMI) having cams and deforming elements running on them .

Поставленная задача решается предлагаемым способом статико-импульсного вибрационного упрочнения плоских поверхностей, осуществляемым с помощью генератора механических импульсов, при котором деформирующему инструменту, содержащему корпус и сепаратор с деформирующими элементами, сообщают вращательное движение, а заготовке поперечное перемещение, причем корпус выполнен в виде диска с центральным отверстием и полым валом, передающим вращение от индивидуального привода, при этом в периферийных отверстиях корпуса установлены подпружиненные кулачки с возможностью регулирования их вылета в продольном направлении, а сепаратор закреплен на центральном валу, который коаксиально расположен в полому валу, и имеет свой индивидуальный привод, при этом в периферийных отверстиях сепаратора соосно кулачкам установлены деформирующие элементы, выполненные в виде ступенчатых стержней, имеющие тарельчатые пружины для обеспечения статической нагрузки, кроме того, импульсная нагрузка осуществляется за счет воздействия упомянутых кулачков на деформирующие элементы с частотой, зависящей от скорости принудительного вращения корпуса и скорости вращения сепаратора, а величина импульсной нагрузки регулируется вылетом упомянутых кулачков из корпуса и степенью сжатия кулачковых пружин.The problem is solved by the proposed method of static-pulsed vibration hardening of flat surfaces, carried out using a mechanical impulse generator, in which the deforming tool containing the casing and the separator with deforming elements is given rotational movement, and the workpiece is transversely moved, the casing being made in the form of a disk with a central a hole and a hollow shaft transmitting rotation from an individual drive, while in the peripheral holes of the casing installed springs cams with the possibility of regulating their departure in the longitudinal direction, and the separator is mounted on the central shaft, which is coaxially located in the hollow shaft, and has its own individual drive, while in the peripheral holes of the separator coaxial to the cams are installed deforming elements made in the form of stepped rods having Belleville springs to provide a static load, in addition, the pulse load is carried out due to the impact of the above cams on the deforming elements with a frequency, for isyaschey forced rotation speed of the hull and the speed of rotation of the separator, and the value of the pulse duty regulated emission of said cam body and the cam-compression springs.

Особенности работы по предлагаемому способу поясняются чертежами.Features of the proposed method are illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена схема упрочнения плоской поверхности заготовки предлагаемым способом с использованием разработанного РГМИ, продольный разрез; на фиг.2 - общий вид РГМИ; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - элемент Б на фиг.1, зона контакта кулачка с деформирующим элементом, форма рабочей поверхности кулачка, плоская с углом наклона а; на фиг.5 - элемент Б на фиг.1, зона контакта кулачка с деформирующим элементом, форма рабочей поверхности кулачка, скругленная радиусом R, выпуклая; на фиг.6 - элемент Б на фиг.1, зона контакта кулачка с деформирующим элементом, форма рабочей поверхности кулачка, скругленная радиусом R, вогнутая; на фиг.7, 8, 9 - тарельчатые пружины различной жесткости, обеспечивающие статическую нагрузку на деформирующие элементы и поджим кулачков, варианты конструкций, продольный разрез и вид с торца.Figure 1 shows a diagram of the hardening of the flat surface of the workpiece by the proposed method using the developed RGMI, longitudinal section; figure 2 - General view of the Russian State Medical Institute; figure 3 is a section aa in figure 1; figure 4 - element B in figure 1, the contact zone of the cam with the deforming element, the shape of the working surface of the cam, flat with an angle of inclination a; figure 5 - element B in figure 1, the contact zone of the cam with the deforming element, the shape of the working surface of the cam, rounded with a radius R, convex; in Fig.6 - element B in Fig.1, the contact zone of the cam with the deforming element, the shape of the cam working surface, rounded with a radius R, concave; 7, 8, 9 - Belleville springs of different stiffness, providing a static load on the deforming elements and the clamping of the cams, design options, longitudinal section and end view.

Предлагаемый способ, реализуемый с помощью роторного генератора механических импульсов (РГМИ), предназначен для статико-импульсного упрочнения плоских поверхностей деталей машин поверхностным пластическим деформированием. РГМИ устанавливается, например, на шпиндельной бабке вертикально-фрезерного станка (не показан), корпусу 1 сообщается вращательное движение VИК относительно собственной продольной оси, сепаратору 2 сообщается встречное вращательное движение VИД и натяг путем продольного ручного перемещения по направлению SПР, а заготовке 3, закрепленной на столе, - поперечная подача S.The proposed method, implemented using a rotary generator of mechanical pulses (RGMI), is intended for static-pulse hardening of the flat surfaces of machine parts by surface plastic deformation. RGMI is installed, for example, on the headstock of a vertically milling machine (not shown), the housing 1 is informed of the rotational movement V IR relative to its own longitudinal axis, the separator 2 is informed of the oncoming rotational motion V ID and interference by means of longitudinal manual movement in the direction S PR , and the workpiece 3, mounted on a table, - lateral feed S.

Разработанная конструкция РГМИ имеет корпус 1, выполненный в виде диска с центральным отверстием и полым валом 4, передающим вращение VИК от индивидуального привода (не показан). В периферийных отверстиях 5 корпуса 1 установлены подпружиненные пружинами 6 кулачки 7 с возможностью регулирования их вылета h в продольном направлении. Набором тарельчатых пружин 6, имеющих различную жесткость, благодаря радиальным пазам (см. фиг.7-9), можно устанавливать необходимую нагрузку на кулачки 7. Регулирование усилия, оказываемое пружинами 6 на кулачки 7, осуществляется винтами 8. На фиг.1-2 показаны винты 8 с шестигранным углублением под ключ по ГОСТ 11738-72. Вылет кулачков 7 ограничивает крышка 9, закрепленная на торце корпуса 1 винтами 10.The developed design of the RGMI has a housing 1 made in the form of a disk with a central hole and a hollow shaft 4 transmitting the rotation of the V IR from an individual drive (not shown). In the peripheral holes 5 of the housing 1, cams 7, spring-loaded by springs 6, are installed with the possibility of controlling their h outreach in the longitudinal direction. A set of Belleville springs 6 having different stiffness, due to the radial grooves (see Fig.7-9), you can set the required load on the cams 7. The force exerted by the springs 6 on the cams 7 is carried out by screws 8. In Fig.1-2 screwdrivers 8 are shown with a turnkey hexagon recess according to GOST 11738-72. The release of the cams 7 is limited by the cover 9, mounted on the end of the housing 1 with screws 10.

Сепаратор 2 жестко закреплен на центральном валу 11 с помощью шпонки и гайки 12. Центральный вал 11 коаксиально расположен в полом валу 4 и имеет свой индивидуальный привод (не показан), позволяющий развивать скорость вращения VИД как в попутном, так и встречном направлении относительно вращения полого вала 4. Центральный вал 11 имеет опору, состоящую из подшипников качения 13 и распорной втулки 14.The separator 2 is rigidly fixed to the central shaft 11 with the help of a dowel and nut 12. The central shaft 11 is coaxially located in the hollow shaft 4 and has its own individual drive (not shown), which allows to develop the rotation speed V ID both in the forward and counter directions relative to rotation of the hollow shaft 4. The central shaft 11 has a support consisting of rolling bearings 13 and the spacer sleeve 14.

В периферийных ступенчатых отверстиях 15 сепаратора 2 соосно кулачкам 7 установлены деформирующие элементы 16, выполненные в виде ступенчатых стержней. Деформирующие элементы 16 одним торцом контактируют с кулачками 7, а другим - с обрабатывающей поверхностью 17 заготовки 3. Для обеспечения статической нагрузки Рст, оказываемой деформирующими элементами на обрабатываемую поверхность, на малой ступени деформирующих элементов 16 установлен пакет тарельчатых пружин 18. На торцах сепаратора 2 установлены крышки 19 и 20, которые предохраняют от выпадания деформирующих элементов 16 и позволяют регулировать Рст. Набором тарельчатых пружин 18, имеющих различную жесткость, благодаря радиальным пазам (см. фиг.7-9), можно устанавливать необходимую статическую нагрузку Рст.In the peripheral stepped openings 15 of the separator 2 coaxially to the cams 7, deforming elements 16 are installed, made in the form of stepped rods. The deforming elements 16 are in one end contact with the cams 7 and the other with the processing surface 17 of the workpiece 3. To ensure the static load P st exerted by the deforming elements on the surface to be treated, a packet of disk springs 18 is installed at a small stage of the deforming elements 16. At the ends of the separator 2 lids 19 and 20 are installed, which protect against the occurrence of deforming elements 16 and allow you to adjust P Art . A set of Belleville springs 18 having different stiffness, due to the radial grooves (see Fig.7-9), you can set the necessary static load P Art .

Импульсная нагрузка РИМ осуществляется за счет воздействия кулачков 7 на деформирующие элементы 16 с частотой, зависящей от скорости принудительного вращения корпуса VИК и скорости вращения сепаратора VИД, а величина импульсной нагрузки РИМ обеспечивается и регулируется вылетом кулачков 7 из корпуса 1 и степенью сжатия кулачковых пружин 6.The impulse load P IM is carried out due to the action of the cams 7 on the deforming elements 16 with a frequency depending on the speed of forced rotation of the housing V IR and the speed of rotation of the separator V ID , and the impulse load P IM is provided and is regulated by the departure of the cams 7 from the housing 1 and the compression ratio cam springs 6.

Обработка по предлагаемому способу с использованием РГМИ заключается в следующем. Заготовка 3 крепится на столе станка, например, в тисках (не показаны). РГМИ устанавливается на шпиндельной бабке станка (не показан). Движением SПР шпиндельной бабки станка вниз центральный вал 11, сепаратор 2, через крышку 19, пружины 18 статически поджимают с необходимой силой Рст деформирующие элементы 16 к упрочняемой поверхности.Processing of the proposed method using the Russian State Medical Institute is as follows. The workpiece 3 is mounted on the table of the machine, for example, in a vice (not shown). RGMI is installed on the machine headstock (not shown). By moving S PR of the machine headstock down the central shaft 11, the separator 2, through the cover 19, the springs 18 are statically pressed with the necessary force P article deforming elements 16 to the hardened surface.

В результате этого действия осуществляется пластическое деформирование поверхности заготовки на величину αст. При этом зазор между свободным торцом деформирующего элемента и поверхностью кулачка должен оставаться не более h. Величина зазора может быть обеспечена щупом, толщина которого не более h и который устанавливается между торцом деформирующего элемента 16 и крышкой 9 при поджатии РГМИ к упрочняемой поверхности и затем вынимается перед включением вращения валов.As a result of this action, plastic deformation of the surface of the workpiece by the value of α st . In this case, the gap between the free end face of the deforming element and the cam surface must remain no more than h. The size of the gap can be provided with a probe whose thickness is not more than h and which is installed between the end face of the deforming element 16 and the cover 9 when the WGMI is pressed to the hardened surface and then removed before turning on the shaft rotation.

После статического поджатия РГМИ к упрочняемой поверхности положение РГМИ фиксируется и включается подача S стола с заготовкой, в результате чего заготовка начинает перемещаться в поперечном направлении относительно деформирующих элементов 16. Включается вращение VИК полого вала 4, который вращает корпус 1, при этом кулачки будут ударять по свободным торцам деформирующих элементов 16 с силой РИМ, вдавливая их в упрочняемую поверхность на величину αим. Величина и направление силы РИМ зависит от формы кулачков, величины выступа их из корпуса h, от жесткости кулачковых пружин 6, а частота импульсов - от скоростей вращения Vик и Vид.After the RGMI is static pressed to the hardened surface, the position of the RGMI is fixed and the feed S of the table with the workpiece is turned on, as a result of which the workpiece begins to move in the transverse direction relative to the deforming elements 16. The rotation of the V IR hollow shaft 4 is turned on, which rotates the housing 1, while the cams will hit along the free ends of the deforming elements 16 with a force P IM , pushing them into the hardened surface by the value of α them . The magnitude and direction of the force P IM depends on the shape of the cams, the size of their protrusion from the housing h, the stiffness of the cam springs 6, and the pulse frequency on the rotation speeds V ik and V id .

Кулачковые пружины 6 в отверстиях корпуса выполняют функцию демпфирующих элементов, снижающих вибрационные нагрузки на всю конструкцию РГМИ и на станок.Cam springs 6 in the openings of the casing perform the function of damping elements, which reduce vibration loads on the entire structure of the Russian State Medical Institute and on the machine.

На кинетическую энергию удара будет оказывать влияние угловая скорость движения деформирующих элементов 16 и сила их статического поджатия к упрочняемой поверхности. Количество переданной энергии удара в упрочняемую поверхность будет определяться формой ударных импульсов.The kinetic energy of the impact will be affected by the angular velocity of the deforming elements 16 and the strength of their static compression to the hardened surface. The amount of impact energy transferred to the hardened surface will be determined by the shape of the shock pulses.

Способ с использованием РГМИ позволяет производить нагружение упрочняемой поверхности ударными импульсами различной формы.The method using RGMI allows loading of the hardened surface with shock pulses of various shapes.

Длительность ударных импульсов регулируется размерами поперечного сечения деформирующих элементов.The duration of the shock pulses is governed by the dimensions of the cross section of the deforming elements.

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, предлагаемый способ позволяет изменять форму импульса за счет формы и размеров кулачков, что расширяет технологические возможности и упрощает конструкцию.In contrast to the known hardening schemes, when the impact is carried out directly by the deforming element and the shape of the pulse is regulated only by changing the diameter and length of the deforming elements, the proposed method allows you to change the shape of the pulse due to the shape and size of the cams, which extends the technological capabilities and simplifies the design.

В отличие от известных способов и устройств появляется возможность использования для нагружения деформирующих элементов не только цилиндрической, но и другой формы, например конической, гиперболической, горообразной и т.д., при этом кулачки могут быть в виде цилиндра или призмы с плоским торцом и с различными значениями угла наклона а торца относительно продольной оси цилиндра (см. фиг.4); скругленным торцом с различным радиусом R, вогнутым (см. фиг.6) или выпуклым (см. фиг.5); фасонным (горообразным, гиперболическим и т.д.).In contrast to the known methods and devices, it becomes possible to use not only a cylindrical, but also another shape for loading the deforming elements, for example, conical, hyperbolic, mountainous, etc., while the cams can be in the form of a cylinder or a prism with a flat end and with different values of the angle of inclination a of the end relative to the longitudinal axis of the cylinder (see figure 4); a rounded end with a different radius R, concave (see Fig.6) or convex (see Fig.5); shaped (mountainous, hyperbolic, etc.).

Пример. Производили экспериментальную обработку - упрочнение предлагаемым способом с использованием РГМИ плоской поверхности шириной 80 мм и длиной 590 мм на вертикально-фрезерном станке мод. 6Р13; упрочняли за один проход. Параметр шероховатости обрабатываемой поверхности заготовки Ra=3,2 мкм. Параметр шероховатости обработанной поверхности готовой детали Ra=0,32 мкм. Материал заготовки - сталь 45 с пределом прочности σв=670 МПа. Станок оснащен устройством для активного контроля обрабатываемых заготовок. Обработку производили РГМИ, у которого корпус имел наружный диаметр 130 мм, упрочняющие, деформирующие элементы располагались на диаметре 100 мм, диаметр деформирующих элементов - 15 мм, их количество - 8 шт. Обработка проводилась при следующих режимах. Частоту вращения корпуса с кулачками и сепаратора принимали разнонаправленную и равную 50 мин-1, при этом скорость упрочнения составила 31,4 м/мин, подача стола с заготовкой S=250 мм/мин. Охлаждающая жидкость - эмульсия. Деформирующие элементы были изготовлены из сплава марки 38ХМЮА и после азотирования имели твердость 60…64 HRC. Затем их рабочая поверхность была отполирована до Ra=0,04…0,08 мкм. При осевой импульсной нагрузке 400-600 Н упрочнение поверхностного слоя доходило до 15…25%. Для обеспечения необходимого качества и размерной точности обработки потребовалось основного времени 2,8 мин, что в 2,4 раза быстрее, чем при обычном упрочнении.Example. Experimental processing was carried out — hardening by the proposed method using a flat surface RHMI with a width of 80 mm and a length of 590 mm on a vertically milling machine mod. 6P13; strengthened in one pass. The roughness parameter of the machined surface of the workpiece Ra = 3.2 microns. The roughness parameter of the machined surface of the finished part Ra = 0.32 μm. The workpiece material is steel 45 with a tensile strength σ in = 670 MPa. The machine is equipped with a device for active control of workpieces. The treatment was carried out by the Russian State Medical Institute, in which the casing had an outer diameter of 130 mm, reinforcing, deforming elements were located at a diameter of 100 mm, the diameter of the deforming elements was 15 mm, and their number was 8 pcs. Processing was carried out in the following modes. The rotational speed of the casing with the cams and the separator was assumed to be multidirectional and equal to 50 min -1 , while the hardening speed was 31.4 m / min, table feed with the workpiece S = 250 mm / min. Coolant - emulsion. Deforming elements were made of an alloy of 38KhMYuA grade and after nitriding had a hardness of 60 ... 64 HRC. Then their working surface was polished to Ra = 0.04 ... 0.08 μm. With an axial impulse load of 400-600 N, the hardening of the surface layer reached 15 ... 25%. To ensure the required quality and dimensional accuracy of processing, the main time was 2.8 minutes, which is 2.4 times faster than with conventional hardening.

Глубина упрочненного слоя, обработанного предлагаемым способом с использованием РГМИ, 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 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 method using RGMI 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 static-pulse processing, in comparison 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.

Значения технологических факторов (частота ударов, величина амплитуды, величина подачи) 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.The values of technological factors (impact frequency, amplitude value, feed value) 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.

Упрочненный слой при традиционном статическом накатывании формируется в условиях длительного действия больших статических усилий. Предлагаемым способом с использованием РГМИ 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 способом значительно меньше.The hardened layer during traditional static rolling is formed under long-term action of large static forces. The proposed method using RGMI similar 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 by the proposed method is much smaller.

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 поверхностного пластического деформирования.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. A comparison of the depth of the stressed and hardened layer, the stress gradient 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 surface plastic deformation.

Достигаемая в процессе обработки предлагаемым способом предельная величина шероховатости составляет Ra=0,08 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 5 раз.The ultimate roughness value achieved during processing by the proposed method is R a = 0.08 μm, a reduction of the initial roughness by a factor of 5 is possible.

Микровибрации в процессе благоприятно сказываются на условиях работы инструмента. Наложение малого по амплитуде колебательного движения приводит к более равномерному распределению нагрузки на инструмент, вызывает дополнительные циклические перемещения контактных поверхностей инструмента и заготовки, облегчает формирование упрочняемой поверхности. Колебания способствуют лучшему проникновению смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону обработки. При наложении колебаний деформирующая поверхность инструмента 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 инструмента и заготовки.Microvibrations in the process favorably affect the working conditions of the instrument. The imposition of a small amplitude oscillatory motion leads to a more uniform distribution of the load on the tool, causes additional cyclic movements of the contact surfaces of the tool 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 tool 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 tool and the workpiece.

Достоинством предлагаемого способа является возможность создания определенной направленности свойств и текстуры поверхностного слоя металла, что повышает качество обработки; РГМИ, с помощью которого реализуется способ, 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; способ отличается широкими возможностями управления в создании гетерогенных упрочненных слоев и регулярного микрорельефа обрабатываемой поверхности.The advantage of the proposed method 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; RGMI, with the help of which the method is implemented, is characterized by compactness and high efficiency, low energy intensity (compared with 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 method has wide control capabilities in creating heterogeneous hardened layers and regular microrelief of the treated surface.

Предлагаемый способ расширяет технологические возможности статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием за счет управления глубиной упрочненного слоя и микрорельефом поверхности путем использования РГМИ, вырабатывающего импульсную нагрузку, и инструмента специальной формы, а также повышает качество обработки.The proposed method extends the technological capabilities of static-pulse treatment by surface plastic deformation by controlling the depth of the hardened layer and the surface microrelief by using the RGMI, which generates a pulse load, and a tool of a special shape, and also improves the quality of processing.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР 366062, МПК В24В 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 V24V 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 В24В 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 V24V 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. Number 34.

Claims (1)

Способ статико-импульсного вибрационного упрочнения плоских поверхностей, осуществляемый с помощью генератора механических импульсов, включающий сообщение вращательного движения деформирующему инструменту, содержащему корпус и сепаратор с деформирующими элементами, и поперечного перемещения заготовке, отличающийся тем, что в используемом деформирующем инструменте корпус выполнен в виде диска с центральным отверстием и полым валом, передающим вращение от индивидуального привода, и с периферийными отверстиями для установки подпружиненных кулачков с возможностью регулирования их вылета в продольном направлении, а сепаратор закреплен на центральном валу, коаксиально расположенном в полом валу и имеющем свой индивидуальный привод, причем сепаратор выполнен с периферийными отверстиями, в которых соосно кулачкам установлены упомянутые деформирующие элементы, выполненные в виде ступенчатых стержней и имеющие тарельчатые пружины для обеспечения статической нагрузки, при этом осуществляют импульсную нагрузку воздействием кулачков на деформирующие элементы с частотой импульсов в зависимости от скорости принудительного вращения корпуса и скорости вращения сепаратора, а величину импульсной нагрузки регулируют вылетом кулачков из корпуса и степенью сжатия пружин кулачков. The method of static-pulsed vibration hardening of flat surfaces, carried out using a mechanical pulse generator, comprising communicating rotational movement to a deforming tool comprising a casing and a separator with deforming elements, and transverse movement of the workpiece, characterized in that in the used deforming tool the casing is made in the form of a disk with central hole and hollow shaft transmitting rotation from an individual drive, and with peripheral holes for mounting cams with the possibility of regulating their departure in the longitudinal direction, and the separator is mounted on a central shaft coaxially located in the hollow shaft and having its own individual drive, the separator being made with peripheral holes in which said deforming elements are made coaxially with the cams, made in the form of stepped rods and having Belleville springs to provide a static load, while performing a pulsed load by the action of cams on deforming elements with frequent of the pulses depending on the speed of rotation of the body and forced the rotational speed of the separator, and the value of the pulse duty controlled emission of the cams of the housing and the degree of compression springs cams.
RU2008129222/02A 2008-07-16 2008-07-16 Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses RU2366558C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129222/02A RU2366558C1 (en) 2008-07-16 2008-07-16 Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129222/02A RU2366558C1 (en) 2008-07-16 2008-07-16 Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2366558C1 true RU2366558C1 (en) 2009-09-10

Family

ID=41166490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008129222/02A RU2366558C1 (en) 2008-07-16 2008-07-16 Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2366558C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108871892A (en) * 2018-06-04 2018-11-23 中钢集团新型材料(浙江)有限公司 A kind of sample preparation methods for graphite microscopic optical structure characterization

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4299017A (en) * 1979-05-11 1981-11-10 W. Hegenscheidt Gesellschaft Mbh Apparatus for smooth rolling the bearing seats of crankshafts
SU1238952A1 (en) * 1984-12-04 1986-06-23 Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Точной Механики И Оптики Apparatus for working by rolling with impact and vibration
SU1397260A1 (en) * 1986-03-20 1988-06-15 Кишиневский политехнический институт им.С.Лазо Apparatus for working shafts
RU2037390C1 (en) * 1988-08-02 1995-06-19 Вильгельм Хегеншейдт Гезельшафт мит бешренктер Хафтунг Spinning block
RU2004131340A (en) * 2004-10-26 2006-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU) METHOD FOR SURFACE PLASTIC DEFORMATION BY COVERING RINGS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4299017A (en) * 1979-05-11 1981-11-10 W. Hegenscheidt Gesellschaft Mbh Apparatus for smooth rolling the bearing seats of crankshafts
SU1238952A1 (en) * 1984-12-04 1986-06-23 Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Точной Механики И Оптики Apparatus for working by rolling with impact and vibration
SU1397260A1 (en) * 1986-03-20 1988-06-15 Кишиневский политехнический институт им.С.Лазо Apparatus for working shafts
RU2037390C1 (en) * 1988-08-02 1995-06-19 Вильгельм Хегеншейдт Гезельшафт мит бешренктер Хафтунг Spinning block
RU2004131340A (en) * 2004-10-26 2006-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU) METHOD FOR SURFACE PLASTIC DEFORMATION BY COVERING RINGS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108871892A (en) * 2018-06-04 2018-11-23 中钢集团新型材料(浙江)有限公司 A kind of sample preparation methods for graphite microscopic optical structure characterization
CN108871892B (en) * 2018-06-04 2020-12-08 中钢集团新型材料(浙江)有限公司 Sample preparation method for graphite optical microstructure characterization

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2366558C1 (en) Method of flat surface hardening using rotor-type generator of mechanical pulses
RU2366559C1 (en) Rotor-type generator of mechanical pulses for flat surface hardening
RU2366562C1 (en) Method of shaft pulsed surface hardening
RU2337807C1 (en) Device for static-pulse rolling of screws
RU2325265C1 (en) Device for statico-pulse surface plastic deformation
RU2383427C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2383426C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2384397C1 (en) Procedure for centrifugal strengthening of screws
RU2383425C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2364490C1 (en) Method of flat surface static-and-impulse strengthening
RU2383424C1 (en) Device for screw static-pulse strengthening
RU2366561C1 (en) Device for shaft pulsed surface hardening
RU2320459C1 (en) Method for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter
RU2283748C1 (en) Apparatus for static-pulse rolling out
RU2287426C1 (en) Method of static-pulse expanding
RU2364491C1 (en) Device for flat surface static-and-impulse strengthening
RU2314906C1 (en) Vibration apparatus for finish and strengthen working
RU2337806C1 (en) Static-pulse method for rolling screws
RU2286240C1 (en) Method of surface plastic deformation
RU2283746C1 (en) Device for surface plastic deformation
RU2324584C1 (en) Method of statico-impulse surface plastic deformation
RU2291043C1 (en) Diamond-abrasive machining apparatus using static-pulsed loading
RU2367562C1 (en) Surface hardening method
RU2287424C1 (en) Device for static-pulse surface plastic deformation by rotating tool
RU2320460C1 (en) Apparatus for static-pulse milling of spherical surface by means of needle milling cutter

Legal Events

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

Effective date: 20100717