Способ упрочнения торсионных валов

 

Изобретение относится к области машиностроения,в частности к способам обработки торсионных валов, иэготавливаемых из высокопрочных конструкционных сталей. Цель - повьппение ка честна валов и снижение трудоемкости их обработки. После формообразования заготовки механической обработкой и холодной продольной раскаткой накатывают шлицы и осуществляют термомеханкческую обработку нагревом токами высокой частоты до со скоростью 1-4 град/с, закруткой при этой температуре и ускоренным охлаждением с немедленным отпуском 200°С. Затем проводят струйную абразивную обработку с оставлением обезуглероженного слоя глубиной 0,0003-0,001 диаметре стержня вала и последующую упрочняю -; щую обработку заневоливанием 5-крат ной закруткой, обкаткой роликами и вторичным заневолив.анием 5-кратной закругкой. 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цц С 21 D 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4081487/23-02 (22) 30.06.86 (46) 30.08.88, Бюл.11 32 (72) Г.Г.Семибратов, Б.М.Дризин, Г.А.Агасьянц, А.Ф.Селиванов, Г.К.Нестеров, Д.Л.Зубер, В.С.Сысоева, А.М.Легкодух, В.Г.Панкратов, Н.С.Кудрявцева, Е.Н.Шарапов и И.Г.Кирьянко (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 406916, кл. С 2! D 8/00, 1971 (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ТОРСИОННЫХ

ВАЛОВ (57) Изобретение относится к области машиностроения,в частности к способам, обработки торсионных валов, изготав-: ливаемых из высокопрочных конструк„„Я0„,, 1420038 А1 ционных сталей. Цель — повышение качества валов и снижение трудоемкости их обработки. После формообразования заготовки механической обработкой и холодной продольной раскаткой накатывают шлицы и осуществляют термомеханическую обработку нагревом токами высокой частоты до 930 С со скоростью

1-4 град/с, закруткой при этой температуре и ускоренным охлаждением с немедленным отпуском 200 С, Затем. проводят струйную абразивную обработку с оставлением обезуглероженного слоя глубиной 0,0003-0,001 диаметра стержня вала и последующую упрочняю щую обработку заневоливанием 5-кратной закруткой, обкаткой роликами и вторичным заневоливанием 5-кратной закруткой. 2 табл.

1420038

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам ,, обработки торсионных валов, изготавливаемых из высокопрочных конструкци- 5 онных сталей.

Цель изобретения - повышение ка-! чества и снижение трудоемкости обработки. !

Изготовлены две партии по 30 шт. торсионных валов из стали 45ХН2МФАШ со следующими размерами, мм:

Диаметр стержня вала 53

Длина вала 2164

Диаметры головок 15 вала 67 и 72

Длины головок вала 55 и 64

Прутковую заготовку ф 75 мм, 1

1300 мм подвергают отжигу. Затем 20 протачивают на ф 72,5 мм. Далее заготовку раскатывают на продольно-раскатном станке ПР-200 с получением окончательно стержневого (ф 53+0,4 мм) .и галтельных участков, обеспечивая 25 чистоту поверхности не ниже 2 у.

Далее после подрезки торцов, 3ацентровки и проточки головок. накатывают шлицы на шлиценакатных станках IIIH-5. ,Затем заготовку нагревают ТВЧ на 30 ,специальной установке до температуры

930 +10 С оо скоростью нагрева 2 град/

/G,çàêðó÷èâàþò и закаливают в масляной ванне, отпускают в шахтной печи при 200 С. Глубина обезуглероженного слоя после закалки составляет 0,030,04 мм, Далее торсионный вал, имеющий окончательные геометрические размеры, подвергают струйной абразивной обработке (САО) на специальной установке, в которой абразив (электрокорунд) в смеси с водой под давлением сжатого воздуха 5 атм за 5 мин обеспечивает съем металла по всей поверхности вала глубиной 0,005-0,01 мм и чистоту поверхности 1,2ф на стержне и галтелях вала. Затем производят первичное заневоливание на угол 130О пятикратной закруткой, обработку стержня и галтелей роликами с усилием 1200 кгс 0 и вторичное эаневоливание на угол

93 пятикратной закруткой. Причем, направление закрутки на операциях заневоливания совпадало с направлением рабочих напряжений.

Для обоснования интервала скорос тей нагрева ТВЧ и оставляемой величиг; ны обезуглероженного слоя проводят ,сравнительные испытания торсионных валов, изготовленных по различным режимам.

В табл.1 представлены последовательность н режим выполнения операций при изготовлении опытных партий торсионных валов по известному и предлагаемому способам.

Для обоснования интервала скоростей нагрева ТВЧ и оставляемой величины обеэуглероженного слоя после САО проводят сравнительные испытания торсионных валов, изготовленнных по различным режимам. Результаты представлены в табл.2.

Как видно иэ табл.2, торсионные валы, обработанные с нагревом ТВЧ со скоростями 1-4 град/с и имеющие глубину обезуглероженного слоя после

САО 0,016-0,05 мм, что соответствует

0,0003-0,001 от дйаметра стержня, имеют наибольшую циклическую долгов ечность.

По выбранным режимам изготавливают партию валов в количестве 15 шт ° по предлагаемому способу и сравнива» ют с валами, изготовленными по известному способу.

Изготовленные торсионные валы (по

l5 шт. каждой партии) были подвергнуты циклическим испытаниям в соответствии с нормалью НО 6125-69.

Средняя долговечность валов N по известному способу составляет

Ncp = 987 тыс. циклов.

Один вал, изготовленный по известному способу, имеет долговечность

168 тыс. циклов по причине "шлифовочного прижога" на поверхности после операции шлифования стержня и галтелей. В значение средней долговечности его не включают.

Средняя долговечность валов по предлагаемому способу составляет

Ncp = 1292 тыс.циклов.

Увеличение долговечности предлагаФ емых валов по сравнению с известными составляет: 1 tp <

N 987

Я1

= 3I

В результате изготовления торсионных валов предложенным способом долговечность их увеличивается на Зl ..

Кроме повышения качества (долговечности); при изготовлении торсионных валов по предлагаемому способу дости1420038

Таблица 1

Способ упвочн ных валов

Изв естный

Предлагаемый

Ивотериический отжиг прутковой заготовки

Горячая высадка головок на прутковой заготовке

Механическая обработка прутковой заготовки (проточка по наружному диаметру, сверление центровых отверстий)

Холодная продольная формообразу,ющая раскатка с получением окончательных геометрических размеров стержня и галтелей валов

Отжиг

Механическая обработка (обточка стержня, галтелей головок, сверление центровых отверстий, нарезание шлицев) Накатывание шлицев

Термомеханическая обработка (нагрев 930 С, закрутка, закалка, отпуск

200 С)

Шлифование стержня и галтелей

Термомеханическая обработка: нагрев ТВЧ 930 С со скоростью

1-4 град/с; закрутка; закалка с немедленным отпуском 200 С

Первое эаневоливание на угол 130 5-тикратной закруткой

Струйная абразивная обработка (САО) Обкатка стержня и галте- Первое заневоливание на угол лей с усилием .на ролик 130 5-кратной закруткой

1100-1300 кгс

Вторичное заневоливаиие на угол 93 5-кратной закруткой

Обкатка стержня и галтелей роликами с усилием 1100-1300 кгс

Вторичное заневоливание на угол

93 5-кратной закруткой гается снижение трудоемкости при их обработке. Снижение трудозатрат достигается путем отмены трудоемкой шлифовальной операции стержня и галтелей

5 после закалки, так как геометрические размеры вала и требуемую чистоту поверхности получают до закалки, а после последней производят лишь освет ляющую струйную абразивную обработку и упрочняющие операции. Применение холодной продольной раскатки для формообразования стержня и галтелей вала до закалки приводит, кроме того, к экономии легированной стали. 15

Формула изобретения

Способ упрочнения торсионных валов включающий формообразование заготов° ки, термомеханическую обработку с использованием деформации кручением, финишную механическую обработку и холодную упрочняющую обработку, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества валов и снижения трудоемкости их обработки, фиI нишную механическую обработку проводят до термомеханической обработки, которую проводят с нагревом токами

1 высокой частоты со скоростью 14 град/с, после термомеханической обработки осуществляют осветляющую обработку поверхности со съемом обезуглероженного слоя до достижения им толщины 0,0003 - 0,001 диаметра стержня вала.

1420038

Таблица 2

0,5

0,11-0,16

0,05-0,055

0,03-0,04

О, 03-0, 04

0,03-0,035

0,03-0,035

0,02-0,03

0,03-0,035

0,03-0,035

0,01-0,015

О,l-б;15

0,04-0,05

0,025-0,03

0,008-0,013

0,025-0,03

620

1,О

1260

2,0

1300

2,0

1020

3,0

1280

3,0

920

0,016-0,018

Ор02-0,025

0,02-0,03

0,005-0 012

4,0

1270

5,0

810

750

640

Составитель ВеКитайский

Редактор И.Сегляник Техред N.Õoäàíè÷ Корректор Л.Пипипеико

Заказ 4292/26 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4