Способ правки с одновременной отделочно-упрочняющей обработкой цилиндрических изделий

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к правке с одновременной отделочно-упрочняющей обработкой. Способ включает предварительное упругое деформирование изделия приложением к его концам изгибающих моментов в направлении, обратном исходному прогибу, и последующее поверхностное пластическое деформирование. При обработке цилиндрических изделий типа труб осуществляют поверхностное пластическое деформирование внутренней поверхности изделия путем протягивания дорна с натягом, а при упругом деформировании его перегибают относительно прямолинейного положения оси на величину, определяемую по расчетной формуле. Повышается качество изделий за счет снижения короблений. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а более конкретно к правке с одновременной отделочно-упрочняющей обработкой дорнованием цилиндрических изделий.

Известен способ правки с одновременной отделочно-упрочняющей обработкой цилиндрических изделий путем протягивания дорна [1].

Недостатком известного способа является то, что при уменьшении отклонения от круглости отверстия цилиндрического изделия он не обеспечивает исправление коробления в его продольном сечении.

Прототипом предлагаемого способа является способ правки с одновременной отделочно-упрочняющей обработкой цилиндрических изделий обкатыванием шарами или роликами, в котором осуществляют предварительное упругое деформирование изделия путем приложения к ее концам изгибающих моментов в направлении, обратном исходному прогибу [2].

Недостатком данного способа является недостаточная производительность и эффективность исправления коробления цилиндрических изделий типа труб вследствие снижения технологических возможностей обкатывания шарами или роликами внутренних поверхностей с увеличением длины обрабатываемых деталей и уменьшения их внутреннего диаметра.

Задачей изобретения является повышение качества цилиндрических изделий.

Техническим решением предлагаемого способа является повышение производительности и точности правки в продольном сечении цилиндрических изделий с одновременным упрочнением их внутренней поверхности.

Техническое решение достигается за счет того, что поверхностное пластическое деформирование внутренней поверхности цилиндрического изделия производят путем протягивания дорна, изделие перед обработкой упруго деформируют путем приложения к его концам изгибающих моментов в направлении, обратном исходному прогибу на величину

где f_перег - величина перегиба изделия, отсчитываемая от прямолинейного положения оси, мм;

f_исх - величина исходного прогиба изделия перед правкой, мм;

с - отношение внутреннего радиуса R₀ к наружному радиусу R изделия;

а - глубина пластически деформированного слоя, мм.

На чертеже представлена схема правки правки с одновременной отделочно-упрочняющей обработкой цилиндрического изделия, реализующая способ.

Способ осуществляется следующим образом. Измеряют исходный прогиб f_исх изделия 1 и по нему по формуле (1) рассчитывают величину деформации перегиба f_перег, отсчитываемой от прямолинейного положения оси.

Затем подлежащее правке изделие 1 устанавливают во внутренних опорных планшайбах 2 и фиксируют в положении выпуклостью вверх. К внутренним опорным планшайбам 2 прикладывают в трех разных точках продольные усилия P₁, P₂, Р₃ со стороны наружных неподвижных планшайб 3, расположенных в плоскостях, перпендикулярных к номинальному (прямолинейному) положению оси изделия 1. Разные по величине силы P₁, Р₂, Р₃ создают управляемые изгибающие моменты М_изг, действующие в плоскости коробления изделия 1. Приложенные к концам изделия изгибающие моменты М_изг перегибают его относительно прямолинейного положения оси на величину f_перег. В таком положении изделие 1 фиксируют и через его отверстие протягивают дорн 4, шарнирно соединенный с тягой 5. Такое соединение позволяет предотвратить изгиб и поломку тяги 5. Протягивание дорна 4 осуществляют путем приложения тяговой силы Р_т со стороны гидроцилиндра 6, закрепленного на станине.

В результате протягивания дорна 4 с натягом i происходит пластическое деформирование материала внутренней поверхности изделия 1. Это приводит к снятию напряжений от упругого изгиба изделия 1 в пластически деформированном слое. Следствием этого является уменьшение изгибающего момента, обусловленного напряжениями от упругого изгиба изделия 1. После обработки и раскрепления изделия 1 под действием этого момента возникает изгибная деформация возврата, направленная в сторону исходного прогиба f_исх, которая совмещает действительную ось изделия с номинальным положением. Таким образом исправляется коробление в продольном сечении изделия.

Пример. По предлагаемому способу проводилась обработка дорнованием цилиндрической трубы из стали 45 твердостью НВ 180 с внутренним радиусом R₀=10,25 мм, наружным радиусом R=15 мм, длиной L=2000 мм. Изделие имело исходный прогиб f_исх=1,4 мм. Назначили режимы дорнования, для которых предварительно определена глубина пластически деформируемого слоя. Так, при протягивании однозубого цилиндрического дорна с углом заборной части α=6°, углом обратного конуса β=4°, шириной цилиндрической ленточки 1,8 мм с натягом i=0,21 мм, тяговой силой Р_т=35000 Н, скоростью дорнования 7 м/мин расчетная глубина пластически деформируемого слоя составляет а=3,0 мм. По формуле (1) определили деформацию перегиба f_перег=1,47 мм. Изделие установили во внутренних планшайбах и перегнули относительно номинального положения оси на величину f_перег=1,47 мм. После дорнования и раскрепления изделия величина остаточного прогиба составила f_ост=0,015 мм.

Предлагаемый способ позволяет повысить качество цилиндрических изделий типа труб за счет снижения коробления от предшествующей обработки и одновременного осуществления отделочно-упрочняющей обработки внутренней поверхности. Это обеспечит уменьшение числа бракованных изделий и сократит расходы на их изготовление.

Источники информации

1. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. - М.: Машиностроение, 1987. - с.176-178.

2. Патент РФ 2021098, В 24 В 39/04, B 21 D 3/16, 1994, БИ №19 (прототип).

1. Способ правки с одновременной отделочно-упрочняющей обработкой цилиндрических изделий, включающий предварительное упругое деформирование изделия приложением к его концам изгибающих моментов в направлении, обратном исходному прогибу, и последующее поверхностное пластическое деформирование, отличающийся тем, что при обработке цилиндрических изделий типа труб при упругом деформировании изделие перегибают относительно прямолинейного положения оси на величину

где f_перег - величина перегиба изделия, отсчитываемая от прямолинейного положения оси, мм;

f_исх - величина исходного прогиба изделия перед правкой, мм;

с - отношение внутреннего радиуса R₀ к наружному радиусу R изделия;

а - глубина пластически деформированного слоя, мм,

а поверхностное пластическое деформирование внутренней поверхности изделия осуществляют путем протягивания дорна с натягом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительное упругое деформирование изделия осуществляют равными по величине и одинаковыми по направлению изгибающими моментами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительное упругое деформирование изделия осуществляют разными по величине и направлению изгибающими моментами.