Способ упрочнения отверстий в металлических деталях

 

Сущность изобретения: способ упрочнения отверстий в металлических деталях включает базирование фиксирующих поверхностей прижимных элементов по разметке контура фасок отверстий обрабатываемой детали с их подводом с двух сторон к обрабатываемой детали и проведение локального пластического деформирования, отведение фиксирующих поверхностей и изготовление отверстий механическим путем. Предварительно фиксирующие поверхности прижимных элементов смазывают. Перед проведением локального пластического деформирования проводят обжим обрабатываемой детали фиксирующими поверхностями. Локальное пластическое деформирование осуществляют пуансонами с центральными отверстиями на участках детали заданной ширины. Пуансоны имеют рабочие части, образованные последовательно расположенными вдоль их осей участками: конической формы, цилиндрической формы, конической формы и конической формы с разными углами при вершинах отверстия в пуансонах выполнены заданного диаметра. 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ni)s В 21.3 5/00 гОсудАРстВенное пАтентнОе

ВЕ,ЦОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4851700/27 (22) 20.06.90 (46) 07 03 93. 6юл. йз 9 (71) Центральный аэродинамический институт им. проф. Н.Е.Жуковского (72) В.Г.Лагутин (73) B. Г,Лагутин (56) Лагутин В,Г, Растяжение пластины с трещиной вблизи упрочненного отверстия, заполненного упругим диском; Ученые за-. писки ЦАГИ., 1982, т. 13, М 5, с. 148. 154, (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЯХ (57) Сущность изобретения: способ упрочнения отверстий в металлических деталях включает базирование фиксирующих поверхностей прижимных элементов по разметке контура фасок отверстий обрабатываемой детали с их подводом с двух сторон к обрабаИзобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам холодной упрочняющей обработки давлением металлических деталей с отверстиями, и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении и т.д.

Целью изобретения является повышение эффективности холодного пластического деформационного упрочнения.

На чертеже приведена схема последовательного осуществления способа упрочнения отверстий в металлических деталях, Способ упрочнения отверстий в метал- лических деталях сложной формы состоит иэ следующих действий (риг,1):.

i) производят разметку контура фасок отверстия на поверхности детали;

„„5U „„1801050 А3 тываемой детали и проведение локального пластического деформирования. отведение фиксирующих поверхностей и изготовление отверстий механическим путем. Предварительно фиксирующие поверхности прижимных элементов смазывают. Перед проведением локального пластического деформирования проводят обжим обрабатываемой детали фиксирующими поверхностями.

Локальное пластическое деформирование осуществляют пуансонами с центральными отверстиями на участках детали заданной ширины, Пуансоны имеют рабочие части, образованныее последовательно расположенными вдоль их осей участками: конической формы, цилиндрической формы, конической формы и конической формы с разными углами при вершинах отверстия в пуансонах выполнены заданного диаметра. 1 ил, ll) с лазывают фиксирующие поверхности. Места смазки показаны стрелками;

lII) базируют фиксирующие поверхности с двух сторон к металлической детали, используя разметку контура фасок;

И) обжимают деталь фиксирующими поверхностями. Направление усилий обжатия показано "длинными" стрелками;

V) осуществляют локальную пластическую деформацию шириной В.= D — О, 2Н на глубину t = д с объемом вытесненного металла Vg — f 4 4 ) д, Направлеzt D2 7t D ) ниа усилий деформирования показано "короткими" стрелками:

1001050

И) выдерживают конечную фазу локального пластического деформирования под

Ь, нагрузкой в течение времени Т =-, 1/!!) прекращают локальное пластическое деформирование;

Vill) отводят отдетали фиксирующие поверхности; !

Х) изготавливают отверстие механическим путем, Пример, Устройство для упрочнения отверстий в металлических деталях сложной формы состоит из двух прижимных элементов и двух пуансонов, В каждом прижимном элементе имеется одно направляющее QTDGpcòèå, по форме повторяющее очертание кромок упрочняемого отверстия, в котором имеются фаски и участки цилиндрической поверхности отверстия, которые примыкают к фаскам и являются, как и фаски, наиболее слабыми по усталостной прочности местами кромок отверстия..

Рабочая часть каждого пуансона состоит из последовательно расположенных вдоль продольной его оси, начиная от опорной части четырех участков; примыкающего к опорной части — конической формы (высотой h1), среднего — цилиндрической формы (высотой h2), промежуточного — конической формы (высотой !;з) и примыкающего к торцовой части — voíè÷eñêoé формы (высотой

h4), а центральное отверстие в ка>кдом пуансоне выполнено диаметром, определяемым выражением — Б — /Б — 4AC

Di- А

Работа устройства для упрочнения кромок отверстий в детали происходит следующим образом, Произведя разметку контура фасок отверстия на поверхности детали осуществляloT смазку тех участков фиксирующих поверхностей, которые будут находиться в контакте с деталью. Между фиксирующими поверхностями прижимных элементов устанавливают деталь, базируют прижимные элементы с двух сторон к металлической детали, используя разметку контура фэсок, и проводят обжим обрабатываемой детали указанными фиксирующими поверхностями, Локальное пластическое деформирование осуществляют на участках детали шириной В = D — D< + 2Н на глубину t = д с объемом вытесненного металла

V =(JJvD "021.д

2 в=. 4 4

В =D — 0 +2Н, 55

При выдерживании под максимальной

Ь нагрузкой в течение времени Т =- т конечной фазы локального пластического деформирования происходит выдавливание дислокаций из тех, всесторонне сжатых объемов металла детали, которые примыкают нэ расстоянии Л к фаске и цилиндрическому участку, которые являются наиболее сла6bfMM по усталостной прочности местами кромок отверстия. Б конечной стадии локального пластического. деформирования участок рабочей части пуансона, примыкающий к торцевой части, отформовывает тонкую (в виде фольги с наибольшей толщиной

2h) перемычку металла детали в форме кольца с внутренним диаметром О! и внешним диаметром О!+2Н, которая располагается между двумя пуансонами, вошедшими в соприкосновение друг с другом по линии окружности диаметром D .

Указанная фольгообразная перемычка предотвращает выпучиаание и коробление тонких деталей при упрочнении в них отверстий, диаметр которых в и раз (n 15) превышает толщину детали.,Формула изобретения

Способ упрочнения отверстий в металлических деталях сложной формы, включающий базирование фиксирующих поверхностей прижимных элементов по разметке контура фасок отверстий обрабатываеклой детали с их подводом с двух сторон к обрабатываемой детали и проведение локального пластического деформирования, отведение фиксирующих поверхностей и изготовление отверстий механическим путем, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности холодного пластического деформационного упрочнения, перед подводом фиксирующие поверхности прижимных элементов смазывают, перед проведением локального пластического деформирования проводят обжим обрабатываемой детали указанными фиксирующими поверхностями, а локальное пластическое деформирование осуществляют пуансонами с центральными отверстиями научастках детали шириной где 0 — диаметр отверстия в детали;

0 > —. диаметр центрального отверстия в пуансоне; . Н вЂ” ширина фаски йа кромке отверстия в детали; на глубину t = д, где д — толщина детали, с объемом вытесненного глеталла

1801050 где А = — — (h1+ h2+ — ), Л h3

4 2

50 пО. D3)6

1 GDK1 о0,2 где 02 .= (1 +% K (ЕЕЮ K — oo,2) аметр фиктивного отверстия, увели;ение

5 которого до величины О эквивалентно, по упрочня1ощему эффекту, проведению локального пластического деформирования; оЬ и св — и редел и роч и ости металл а

10 детали на разрыв и соответствующая ему деформация;

002 и Š— предел пропорциональности металла детали и его модуль упругости соответстве 1но.

t5 — К < 1 — коэффициент, завися<0,2 (7 щий от допустимого размера пластичеCKOA 3OHbl;

K1 — коэффициент, определяемый при заданном К с использованием диаграммы деформирова1 ия образцов из металла детали {при растяжении);

?.:02- деформация, соответствующая напряжению е 0,2, после чего выдерживают конечную фазу локального пластического деформирования под нагрузкой в течение врвмени Т = Л /У!, где Л вЂ” толщина слоя металла вокруг упрочняемых кромок, иэ которого необходимо выдавить дислокации в конечной фазе локального пластического деформирования;

W — скорость движения дислокаций в металле детали, при комнатной температуре, при этОм рабочая часть каждого пуансона состо:1т из последовательно расположенных вдоль продольной его оси, начиная от опорной части четырех участков: примыкающего к

Q?loplloÉ части конической формы cpep?le 40

ro — цилиндрической формы, промежуточносо — конической формы и примыкающего к торцевой части — конической формы, а центральное отверстие о каждом пуа? соне выполнено диаметром, определяемым „ следующим вь,ражением; — Б —, Б — 2АС

Б = — Н1(пз+ t1,1), =X

KD hi ЛЯ +2Н) лО

4 2 4 4

+1Ъ вЂ” + — Н1 h3+ — D h3+

4 2 8

Ь, h2, 113, tl4 — высоты примыкающего к опорной части, среднего, промежуточного и примыкающего к торцовой части участков рабочей части пуансона соответственно;

Й1,2 DE

2Е (1 — ())) ширина примыкающего к торцовой части участка рабочей части пуансона, D — диаметр отверстия в детали;

Н вЂ” ширина фаски на кромке отверстия в детали; д —.толщина детали;

1 0ЬК1 о0,2 2 = (1; К (Е К Сгв ) 3 Диаметр фиктивного отверстия, увеличение которого до величины Р эквивалентно по упрочняющему эффекту проведению локального пластического деформирования;

o 0,2, Š— предел пропорциональности металла детали и его модуль упругости соот-. ветственно, сгг, fp — предел проЧности металла детали на разрыв и соответствующая ему деформация; К 1 — коэффициент, зависящий от допустимого размера пластической зоны; К1 — коэффициент, определяемый при заданном К с использованием диаграммы деформирования образца иэ металла детали (при растяжении); е0,2 — деформация, соответствующая наПряжЕнИЮ 0 0,2:

D n — диаметр пластической зоны, наводимой вокруг отверстия;

1- коэффициент Пуассона;

Оz — напряжение, с которым прижимные элементы вдавливаются s деталь.

1801050

Составитель В,Лагутин

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп -:

Редактор

Заказ 1182 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101