Способ упрочнения трубчатых валов

 

Изобретение относится к машиностроению , к механообрабатьшающему производству, а именно к упрочнению пустотелых торсионных валов. Цель расширение технологических возможностей и повышение долговечности путем создания по наружной и внутренней поверхностям равномерного упрочненного слоя глубиной от 15 до 30% толщины стенки вала. Поверхностное пластическое деформирование ведут накатыванием наружной поверхности галтелей с напряжением в зоне деформации, в 2 - 3 раза превьш1азощим предел прочности , и затем внутренней поверхности с напряжением на 15 - 20% меньше упомянутого. Закручивание производят по степенью деформации 0,4 - 0,8. Остаточная деформация равномерно распределена по длине вала и обеспечивает повышение сопротивления усталости за счет выравнивания пшсовьк состояний структуры, 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН

А1 (5))y В 24 В 39 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4184972/25-27 (22) 21.01.87 (46) 30.12.88. Бюл. Р 48 (72) Л. Г. Одинцов, В. С. Сысоева, А. M. Легкодух, E. Е. Захарова, А. П. Гаевой и В. В. Корнев (53) 621 ° 923.77.(088.8) (56) Серия С-Х-3. Упрочняюще-отделочная обработка рабочих поверхностей деталей машин поверхностным пластическим деформированием.. M., 1971, с. 82. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ

ВАЛОВ (57) Изобретение относится к машиностроению, к механообрабатывающему производству, а именно к упрочнению пустотелых торсионных валов. Цель— расширение технологических возможностей и повышение долговечности путем создания по наружной и внутренней поверхностям равномерного упрочненного слоя глубиной от 15 до ЗОБ толщины стенки вала. Поверхностное пластическое деформирование ведут накатыванием наружной поверхности галтелей с напряжением в зоне деформации, в 2 — 3 раза превышающим предел прочности, и затем внутренней поверхности с напряжением на 15 — 20X меньше упомянутого. Закручивание производят по степенью деформации 0,4 — 0,8.

Остаточная деформация равномерно распределена по длине вала и обеспечивает повышение сопротивления усталости за счет выравнивания пиковык состояний структуры. 2 ил.

1447645

Изобретение относится к машиностроению, в частности к механообрабатывающему производству, и может ,быть использовано для упрочнения пу5 стотелых (трубчатых) торсионных валов и других аналогичных деталей, воспринимающих в эксплуатации высокие усталостные нагрузки. . Цель изобретения — расширение тех- 10 нологических возможностей за счет обработки торсионных валов и повышение их долговечности путем создания по наружной и внутренней поверхностям упрочненного равномерного слоя 15 глубиной 153 — 30/ толщины стенки вала.

- Ha фиг. 1 показаны кривые распределения остаточных напряжений в стенке торсионного вала, на фиг. 2 — за- 20 висимости от коэффициентов закручивания.

Упрочнение трубчатых торсионов по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. 25

Предварительно термообработанный и механообработанный торсионный вал устанавливают на токарньп станок и с помощью специального роликового приспособления обкатывают с заданными 30 режимами наружную цилиндрическую поверхность и поверхность галтелей за один проход путем разворота роликовой головки при подходе к галтелям таким образом, чтобы плоскость роликов была постоянно перпендикулярна к поверхности галтели. Режим обработки: диаметр роликов П,, их профильньп радиус R сила накатывания

Р, подача Б, скорость V, устанавли- 40 вают таким образом, чтобы напряжение в зоне деформации (в зависимости от обрабатываемого материала) было в пределах 4000-7000 ИПа, например оно может быть равным 6000 ИПа, а глуби- 45 на упрочненного слоя при этом должна составлять 15-307 толщины стенки, например при толщине стенки 6 мм глубина упрочненного слоя составляет

1,5 мм.

Далее так же на токарном станке с помощью специального раскатника раскатывают внутреннюю поверхность, при этом создают такие режимы, чтобы напряжения в зоне деформации были

5000 ИПа.

Затем вал устанавливают на специ-альный станок и производят заневоливанне, т.е, закручивают вал на некоторый угол о,, обеспечивая степень деформации 0,4-0,8, например на угол

150 (при с = 60 ; К = = 0,4), выдерживают в таком состоянии, затем снимают нагрузку.

Пример. Предлагаемый способ упрочнения может быть использован для обработки трубчатых торсионных валов из стали 45ХН2ИФА-III, HRC =

= 50-54, с наружным диаметром 68 мм, внутренним 56 мм, длиной 870 мм, имеющих с двух сторон на наружной поверхности треугольные шлицы.

Технология обработки торсиона из трубной заготовки включает следующие основные операции . чистовая обработка отверстия в окончательный размер, обеспечивающая шероховатость поверхности не ниже К, = 1,25 мкм; механическая обработка стержня и галтелей, нарезание шпицев; объемная закалка с использованием нагрева токами высокой о частоты (нагрев до 870+10 С, охлаждение в масле, отпуск 220+10 С); окончательная механическая обработка по наружному контуру (обточка, шлифование) с обеспечением заданных требований по шероховатости (В„=

0,63 мкм) и геометрии детали, упрочнение впадин шлицев; обкатывание наружной поверхности и галтелей; раскатывание внутренней поверхности, заневоливание.

При обкатывании и раскатывании величина силы на ролики, диаметр роликов и радиус их профиля выбраны исходя из условий поверхностного пластического деформирования высокопрочной стали 45ХН2МФА, HRC = 50-54.

Трубчатые торсионные валы имеют длину 150 — 1200 мм, соотношение и диаметра наружной поверхности D u

h толщины стенки h составляет — = 8

= 0,05-0,2, при этом D = 30-100 мм, h = 1,5-20 мм. Наиболее применяемый диапазон изменения толщин стенки валов находится в пределах 4-10 мм, что соответствует о = 0,1. Валы изготавливают из высокопрочных легированных сталей и подвергают сложному циклу термической обработки на

1900-2150 ИПа, после чего они пр0ходят финишную обработку и упрочнение методами ППД.

1447б

Формула изобретения, 4") Способ упрочнения трубчатых валов, при котором осуществляют поверхност—

5 ное пластическое деформирование наружной поверхности накатыванием и внутренней поверхности раскатыванием, с приложением нагрузки перпендикулярно обрабатываемой поверхности, о т- 1ð л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обработки трубчатых торсионных валов и повышения их долговечности путем создания равномерно- 15

Рассжоание 0m 6нуяреннеи падерхнаспш

Фиг. 1

1600

09 Об 08 10

Коэцкрицаена Зай е8олидайиР Фиа. g

0 Ъ

<< -Ю0

О -800 -1200

" 1000 ф

< гоо а

< 600 го упрочненного слоя глубиной 15

307 толщины стенки вала, поверхностное пластическое деформирование наружной поверхности осуществляют с напряжением в зоне деформации, превышающим в 2-3 раза предел прочности, а внутренней поверхности — с напряжением в зоне деформации на 15-20% меньше напряжения при обработке наружной поверхности, затем свободный конец вала закручивают на угол, превышающий угол упругости, обеспечивая степень деформации 0,4-0,8, выдерживают в таком состоянии и освобождают.