RU2773155C1 - Method for axial deformation of a fixed axisymmetric part and unit for implementation thereof - Google Patents
Method for axial deformation of a fixed axisymmetric part and unit for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773155C1 RU2773155C1 RU2021108726A RU2021108726A RU2773155C1 RU 2773155 C1 RU2773155 C1 RU 2773155C1 RU 2021108726 A RU2021108726 A RU 2021108726A RU 2021108726 A RU2021108726 A RU 2021108726A RU 2773155 C1 RU2773155 C1 RU 2773155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- deformation
- length
- along
- axial
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 8
- 238000001931 thermography Methods 0.000 abstract 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000011438 discrete method Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к пластическим деформационным способам обработки в промежутке механических операций, и может быть использовано перед окончательной обработкой осесимметричных деталей, например: валов, осей, штоков и др. Известен способ обработки длинномерных осесимметричных деталей, включающих пластическую деформацию растяжением, взятый за аналог [1].The invention relates to engineering technology, in particular to plastic deformation methods of processing in the interval of mechanical operations, and can be used before the final processing of axisymmetric parts, for example: shafts, axles, rods, etc. There is a known method for processing long axisymmetric parts, including plastic deformation by stretching, taken as analog [1].
Недостатком данного способа является пластическая деформация последовательно по участкам между захватами. Контроль температуры проводится контактным способом в центре участка. Охлаждение и разгрузку проводят по участкам. Дискретный способ осевой пластической деформации и неконтролируемое остывания приводит к неравномерному распределению осевых остаточных напряжений в сечениях и по длине детали. Совокупность недостатков приводит к потере геометрической точности в процессе эксплуатации изделия.The disadvantage of this method is the plastic deformation sequentially in the areas between the grips. Temperature control is carried out by contact method in the center of the site. Cooling and unloading is carried out in sections. The discrete method of axial plastic deformation and uncontrolled cooling leads to an uneven distribution of axial residual stresses in sections and along the length of the part. The combination of shortcomings leads to a loss of geometric accuracy during the operation of the product.
Наиболее близким способом к заявленному изобретению, выбранного в качестве прототипа, является способ термосиловой обработки длинномерных осесимметричных деталей, включающий деформацию осевой силой путем автоматического управления силового привода с обратной связью по величине деформации и автоматическим бесконтактным контролем температуры нагрева детали. При достижении заданной величины деформации проводится замер и расчет равномерности деформации по всей длине детали. При достижении требуемой величины равномерности деформации, нагрев детали отключают [2].The closest method to the claimed invention, selected as a prototype, is a method of thermal force processing of long axisymmetric parts, including deformation by axial force by automatic control of the power drive with feedback on the amount of deformation and automatic non-contact control of the heating temperature of the part. When the specified value of deformation is reached, the measurement and calculation of the uniformity of deformation along the entire length of the part is carried out. When the required value of deformation uniformity is reached, the heating of the part is turned off [2].
Недостатком данного способа является контроль неравномерности деформации только на поверхности детали, что не позволяет контролировать деформации по сечению по всей ее длине в процессе силовой нагрузки. Равномерность деформации по шагу резьбы на поверхности детали не соответствует равномерности деформации по сечению, а следовательно и остаточные напряжения по сечению неравномерны. Оценка неравномерности по средней величине обрабатываемых участков снижает точность измерения. Дискретный способ осевой пластической деформации приводит к неравномерному распределению осевых остаточных напряжений в сечениях и по длине детали. Совокупность недостатков приводит к потере геометрической точности в процессе эксплуатации изделия.The disadvantage of this method is the control of uneven deformation only on the surface of the part, which does not allow to control the deformation in the cross section along its entire length in the process of force loading. The uniformity of deformation along the thread pitch on the surface of the part does not correspond to the uniformity of deformation over the section, and, consequently, the residual stresses over the section are uneven. Evaluation of unevenness by the average size of the treated areas reduces the accuracy of the measurement. The discrete method of axial plastic deformation leads to an uneven distribution of axial residual stresses in sections and along the length of the part. The combination of shortcomings leads to a loss of geometric accuracy during the operation of the product.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в повышении качества изготовления заготовок маложестких осесимметричных деталей с достижением следующих результатов: повышения стабильности размеров и формы длинномерных осесимметричных маложестких деталей за счет устранения направленности осевых остаточных напряжений, оставшихся после заготовительной операции; стабилизации рабочих усилий деформирования за счет выбора рациональной схемы нагружения; уничтожение технологической наследственности за счет полной перестройки структуры материала путем выборочного приложения внешних сил растяжения детали, что ведет к более равномерному распределению осевых остаточных напряжений по длине детали и приводит к минимизации пластической деформации готового изделия в эксплуатационный период.The problem to be solved by this invention is to improve the quality of manufacturing of blanks of low-rigidity axisymmetric parts with the following results: to increase the stability of dimensions and shape of long axisymmetric low-rigid parts by eliminating the direction of axial residual stresses remaining after the procurement operation; stabilization of the working efforts of deformation due to the choice of a rational loading scheme; destruction of technological heredity due to complete restructuring of the material structure by selective application of external tensile forces of the part, which leads to a more uniform distribution of axial residual stresses along the length of the part and leads to minimization of plastic deformation of the finished product during the operational period.
Данная задача решается путем осевого деформирования посредством автоматически управляемых силовых электрогидравлических приводов с одновременным автоматическим контролем температуры температурным. Датчик температуры в виде тепловизора одновременно контролирует переход упругой деформации в пластическую деформацию путем контроля перехода отрицательной температуры детали в положительную температуру детали. Равномерность температуры оценивают по длине детали и ее среднюю величину принимают за среднюю начальную температуру детали. Далее контролируют скорости повышения температуры по длине детали при появлении зон очагового нагрева и зон образования шеек автоматически включают воздушный обдув для охлаждения зон образования шеек до начальной средней температуры. Циклы контроля и деформирования повторяют до температуры, при которой осевая пластическая деформация составляет ε=0.8-1%. При достижении постоянной скорости температуры по длине детали и при отсутствии зон очагового нагрева по длине детали деформирование прекращают и осуществляют автоматическое охлаждение детали с равномерной скоростью до температуры окружающей среды. Установка для осевого деформирования зафиксированной осесимметричной детали снабжена двумя пустотелыми полуцилиндрами, которые установлены относительно друг друга на расстоянии H=5d, где d - диаметр детали. На внутренних стенках полуцилиндров установлены форсунки, а на внешних стенках установлены идентично расположению форсунок управляемые дроссели. Выходы дросселей подключены к входу форсунок, а на их входы подключены выходы воздушных насосов. Форсунки и дроссели размещены равномерно вокруг центральной оси установки в три ряда с шагом 45° и по длине с шагом L=5d в каждом ряду, где L - расстояние между форсунками, d - диаметр детали. Датчик температуры и преобразователь установлены на отдельной стойке. К выходам блока управления включены контуры управления воздушным охлаждением, которые включают в себя: воздушный насос, управляемые дроссели и форсунки. Контур управления температурой включает преобразователь и последовательно соединенный с ним датчик температуры. Контур управления силовой пластической деформацией включает два электрогидропривода с механизмами захвата.This problem is solved by axial deformation by means of automatically controlled electro-hydraulic power drives with simultaneous automatic temperature control. The temperature sensor in the form of a thermal imager simultaneously controls the transition of elastic deformation into plastic deformation by controlling the transition of the negative temperature of the part to the positive temperature of the part. Temperature uniformity is evaluated along the length of the part and its average value is taken as the average initial temperature of the part. Next, the rate of temperature increase along the length of the part is controlled when focal heating zones and necking zones appear, air blowing is automatically switched on to cool the necking zones to the initial average temperature. The control and deformation cycles are repeated until the temperature at which the axial plastic deformation is ε=0.8-1%. When a constant temperature rate is reached along the length of the part and in the absence of focal heating zones along the length of the part, the deformation is stopped and the part is automatically cooled at a uniform rate to the ambient temperature. The installation for axial deformation of a fixed axisymmetric part is equipped with two hollow semi-cylinders, which are installed relative to each other at a distance H=5d, where d is the diameter of the part. Nozzles are installed on the inner walls of the semi-cylinders, and controlled throttles are installed on the outer walls identical to the location of the nozzles. The outputs of the throttles are connected to the input of the injectors, and the outputs of the air pumps are connected to their inputs. Nozzles and throttles are placed evenly around the central axis of the installation in three rows with a step of 45° and along the length with a step of L=5d in each row, where L is the distance between the nozzles, d is the diameter of the part. The temperature sensor and transmitter are mounted on a separate rack. The outputs of the control unit include air cooling control circuits, which include: an air pump, controlled throttles and nozzles. The temperature control loop includes a converter and a temperature sensor connected in series with it. The control loop for force plastic deformation includes two electrohydraulic actuators with gripping mechanisms.
Управление равномерного двухстороннего силового воздействия обеспечивает равномерную деформацию, что снижает уровень остаточных напряжений трех родов и обеспечивает уменьшение времени релаксации и стабилизирует дислокационные процессы.The control of a uniform two-sided force action ensures uniform deformation, which reduces the level of residual stresses of three kinds and reduces the relaxation time and stabilizes dislocation processes.
Использование контура управления для охлаждения пиковых зон температур материала заготовки позволяет обеспечить равномерность осевых остаточных и рабочих напряжений, что устраняет коробление оси заготовки при эксплуатации.The use of a control loop for cooling the peak temperature zones of the workpiece material makes it possible to ensure the uniformity of axial residual and operating stresses, which eliminates warping of the workpiece axis during operation.
Бесконтактный контроль пиковых зон температуры по длине детали позволяет выявить зоны образования шеек, зоны неравномерности рабочих напряжений, что устраняет неравномерность осевых остаточных напряжений.Non-contact control of peak temperature zones along the length of the part allows you to identify zones of neck formation, zones of uneven operating stresses, which eliminates the unevenness of axial residual stresses.
Предлагаемое изобретение иллюстрировано чертежами, представленными на фиг. 1-2. На фиг. 1 приведен общий вид установки для охлаждения длинномерных деталей. На фиг. 2 показан разрез А-А фиг. 1The present invention is illustrated by the drawings shown in Figs. 1-2. In FIG. 1 shows a general view of the installation for cooling long parts. In FIG. 2 shows section A-A of FIG. one
Способ осевого деформирования зафиксированной осесимметричной детали осуществляется следующим образом. Деталь устанавливают в центр установки, жестко фиксируют в захватах и устанавливают между двух секций установки с зазором равным двум диаметрам детали. При осевой деформации автоматически управляют силовыми гидравлическими приводами, причем растягивающие усилия направлены в противоположные стороны. Деталь нагревают управляемым источником постоянного тока. Одновременно включают датчик температуры - тепловизор и контролируют момент перехода упругой деформации в пластическую по всей длине детали. В момент перехода отрицательной температуры детали в положительную температуру детали, оценивают равномерность температуры по длине ее детали. А среднюю величину принимают за среднюю начальную температуру детали. Далее контролируют скорость повышения температуры материала детали и при появлении зон очагового нагрева и зон образования шеек автоматически включают воздушный обдув. Это обеспечивает охлаждение зон образования шеек до начальной средней температуры. Далее циклы контроля и деформирования повторяют до температуры, когда осевая пластическая деформация должна находиться в пределах ε=08÷1%. Далее при достижении постоянной скорости температуры по длине детали и при отсутствии зон очагового нагрева деформирование детали останавливают. Для охлаждения детали с равномерной скоростью до температуры окружающей среды автоматически включают воздушный обдув в зоны утонения. Циклы повторяют при условии появления новых зон утонения до достижения деформации ε=1%, при постоянстве скорости изменения температуры на всей длине вала.The method of axial deformation of the fixed axisymmetric part is carried out as follows. The part is installed in the center of the installation, rigidly fixed in the grips and installed between two sections of the installation with a gap equal to two diameters of the part. During axial deformation, hydraulic power drives are automatically controlled, and the tensile forces are directed in opposite directions. The part is heated by a controlled direct current source. At the same time, a temperature sensor is turned on - a thermal imager and the moment of transition of elastic deformation to plastic along the entire length of the part is controlled. At the moment of transition of the negative temperature of the part to the positive temperature of the part, the temperature uniformity along the length of the part is evaluated. And the average value is taken as the average initial temperature of the part. Next, the rate of increase in the temperature of the material of the part is controlled, and when zones of focal heating and necking zones appear, air blowing is automatically turned on. This ensures cooling of the zones of formation of necks to the initial average temperature. Next, the control and deformation cycles are repeated until the temperature when the axial plastic deformation should be within ε=08÷1%. Further, when a constant temperature rate is reached along the length of the part and in the absence of focal heating zones, the deformation of the part is stopped. To cool the part at a uniform rate to the ambient temperature, air blowing is automatically turned on in the thinning zones. The cycles are repeated subject to the appearance of new zones of thinning until deformation ε=1% is reached, at a constant rate of temperature change over the entire length of the shaft.
Установка осевого деформирования зафиксированной осесимметричной детали для автоматического охлаждения зон нагрева длинномерных маложестких деталей фиг. 1 и 2 содержит двухсекционную 2 и 2-1. Каждая секция устанавливается друг относительно друга на расстоянии H=2÷3d, где d - диаметр детали. Секции выполнены в виде двух пустотелых замкнутых секторов цилиндров. На внутренних стенках секций установлены форсунки 3 и 3-1, а на внешних установлены управляемые дроссели 4 и 4-1, входы которых подключены к входу форсунок 3 и 3-1, а выходы дросселей подключены к выходу воздушного насоса 5. Форсунки и дроссели размещены равномерно по периметру детали с шагом 45° и по длине с шагом L=2-÷3d, где L - расстояние между форсунками, установленными по длине детали. Деталь 1 своими концами фиксируется в механизмах захвата на фиг. 1 показаны условно и жестко закреплена на штоках электрогидроприводов 6-7. Управляемый источник постоянного тока для нагрева детали 1 на фиг. 1 не показан. На отдельной стойке установлен тепловизор 8 и преобразователь 9 (на фиг. 2 стойка не показана). Тепловизор 8 и преобразователь 9 соединены последовательно и подключены к выходу блока управления 10.Installation of axial deformation of a fixed axisymmetric part for automatic cooling of heating zones of long low-rigid parts FIG. 1 and 2 contains two-
Источники информацииSources of information
1. Патент РФ № 2709127, кл. C21D 7/13, C21D 8/00, 2019.1. RF patent No. 2709127, class.
2. Патент РФ № 2615852, кл. C21D 7/13, 2015.2. RF patent No. 2615852, class.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773155C1 true RU2773155C1 (en) | 2022-05-31 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2830083C1 (en) * | 2024-05-21 | 2024-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) | Method of hardening materials |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB791587A (en) * | 1956-09-29 | 1958-03-05 | Franz Koehler | A method of and apparatus for stretching steel rods |
| SU1258847A1 (en) * | 1985-04-25 | 1986-09-23 | Тольяттинское Производственное Объединение "Азотреммаш" | Method of treating non-rigid workpieces |
| RU2001104786A (en) * | 2001-02-20 | 2003-01-27 | Тольяттинский политехнический институт | METHOD AND DEVICE FOR THERMAL-POWER PROCESSING OF AXISYMMETRIC LONG-DIMENSIONAL PARTS |
| RU2254383C1 (en) * | 2003-12-19 | 2005-06-20 | Тольяттинский государственный университет | Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles |
| JP2006224135A (en) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Tama Tlo Kk | Plastic processing device and plastic processing method |
| RU2015105155A (en) * | 2015-02-16 | 2016-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Method for thermal processing of long axisymmetric parts and device for its implementation |
| US9580765B2 (en) * | 2007-09-28 | 2017-02-28 | Ntn Corporation | Deformation correcting device |
| RU2709127C1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-12-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Method of heat-power processing of long axisymmetric parts and device for its implementation |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB791587A (en) * | 1956-09-29 | 1958-03-05 | Franz Koehler | A method of and apparatus for stretching steel rods |
| SU1258847A1 (en) * | 1985-04-25 | 1986-09-23 | Тольяттинское Производственное Объединение "Азотреммаш" | Method of treating non-rigid workpieces |
| RU2001104786A (en) * | 2001-02-20 | 2003-01-27 | Тольяттинский политехнический институт | METHOD AND DEVICE FOR THERMAL-POWER PROCESSING OF AXISYMMETRIC LONG-DIMENSIONAL PARTS |
| RU2254383C1 (en) * | 2003-12-19 | 2005-06-20 | Тольяттинский государственный университет | Meth0d of heat and-power-treatment of long-cut articles |
| JP2006224135A (en) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Tama Tlo Kk | Plastic processing device and plastic processing method |
| US9580765B2 (en) * | 2007-09-28 | 2017-02-28 | Ntn Corporation | Deformation correcting device |
| RU2015105155A (en) * | 2015-02-16 | 2016-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Method for thermal processing 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 |
| RU2709127C1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-12-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Method of heat-power processing of long axisymmetric parts and device for its implementation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2830083C1 (en) * | 2024-05-21 | 2024-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) | Method of hardening materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9545748B2 (en) | Method and device for blow-molding containers | |
| US20020011681A1 (en) | Process and device for controlling the molding of a container | |
| CN105886746A (en) | Induction shape correcting and die quenching and tempering technological method and equipment for annular parts | |
| DE10121160A1 (en) | Method and device for tempering preforms | |
| JP6712259B2 (en) | Control method of blow molding method for container made of plastic material | |
| CN107309318B (en) | Sheet metal radial differential temperature spinning device and process method | |
| CN106141693A (en) | A kind of automobile front axle production line and processing method | |
| CN116330620A (en) | Blow molding apparatus and blow molding method | |
| RU2773155C1 (en) | Method for axial deformation of a fixed axisymmetric part and unit for implementation thereof | |
| KR102144607B1 (en) | Furnace muffle for an annealing furnace | |
| US10286192B2 (en) | Methods for making a balloon catheter and for producing an inventory of balloon catheters | |
| CN109894477B (en) | High-precision steel pipe hot rolling equipment | |
| TW201637817A (en) | Injection blow molding device | |
| US3321564A (en) | Method for thermally conditioning blow molded machine elements | |
| CN112792196B (en) | Forming method of turbine pump shell for liquid rocket engine | |
| SE522296C2 (en) | Apparatus and method for forming a three-dimensional object such as a beam | |
| JP2016528066A (en) | Method and apparatus for producing an optimal bottom profile of a preform | |
| JP2572238B2 (en) | Inner and outer peripheral surface hardening method for small bore cylinder | |
| DE202007002285U1 (en) | Apparatus for calibrating preforms | |
| CN101588910B (en) | Recooling device and method for recooling of preforms | |
| JP7483364B2 (en) | Method and apparatus for heat treatment of workpiece | |
| RU2615852C2 (en) | Thermo-loaded machining method of axial-symmetrical long parts and device to this end | |
| KR20190138165A (en) | Continuous heat treatment apparatus | |
| KR101185349B1 (en) | Immersion press hardening mold device | |
| JP7266426B2 (en) | Workpiece tempering method and machine parts obtained by this method |