Способ упрочнения материалов



Способ упрочнения материалов

 


Владельцы патента RU 2537414:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в авиа-, судо- и машиностроении. Сущность изобретения заключается в пластическом закручивании работающей на сжатие стойки кольцевого сечения до необходимой накопленной деформации, обеспечивающей увеличение условного предела текучести на сжатие. Предлагаемый способ позволит увеличить прочность сжимаемых тонкостенных элементов конструкций при сохранении исходных размеров, и тем самым повысить надежность машин и механизмов. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может применяться в машиностроении, судостроении, авиастроении и других отраслях промышленности для упрочнения работающих на сжатие элементов конструкций в форме тонкостенных стоек из термически неупрочняемых сталей.

Известен способ [1] упрочнения работающих на сжатие стоек кольцевого сечения из сталей, включающий пластическое деформирование раздачей внутренним давлением стоек.

Недостатком данного способа является невозможность сохранения исходных диаметров поперечного сечения из-за пластической раздачи их давлением.

Изобретение направлено на повышение прочности стоек при сохранении их исходных диаметров поперечного сечения.

Это достигается тем, что стойку кольцевого сечения подвергают пластическому закручиванию до абсолютного угла φ, который рассчитывают по формуле

где R, l - средний радиус и рассчитанная длина стойки, а соответствующий этому углу условный предел текучести на сжатие σ0,2 определяют по соотношению:

где А, n - характеристики материала; β - характеризующий эффект Баушингера параметр.

На фиг.1 показаны графики изменения угла φ (1) и условного предела текучести на сжатие σ0,2 (2) в зависимости от накопленной деформации е.

Предлагаемый способ основан на экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что все конструкционные начально-изотропные металлы становятся при пластическом деформировании анизотропными [2,3], т.е. их характеристики прочности, например условный предел текучести σ0,2 (с допуском на пластическую деформацию 0,2%), будут зависимыми от направления деформирования. В связи с этим оценка повышенного относительного исходного предела текучести σT условного предела текучести на сжатие σ0,2 проводится на основе модели анизотропно упрочняющегося тела Г. Бакхауза [2].

В соотношении (2) характеристики А, n соответствуют механическим свойствам, связанным с сопротивляемостью пластическому деформированию и степенью упрочняемости сталей.

При закручивании стойки кольцевого сечения со средним радиусом R=(Rн+Rв)/2, где Rн, Rв - соответственно наружный и внутренний радиусы, до накопленной деформации e угол закручивания φ определяется по формуле (1).

В силу приобретенной деформационной анизотропии прочность стойки при сжатии в осевом направлении повышается и оценивается условным пределом текучести σ0,2, который определяют по полученной на основе модели Г. Бакхауза формуле (2) при заданной накопленной деформации e.

С целью удобства счета используется аппроксимация опытной зависимости β=β(e) в виде

где β0 - асимптотическое значение параметра β, определяемое статистической обработкой опытных данных.

Предлагаемый способ повышения прочности стоек подтверждается следующим примером.

Для расчета рассматривается стойка со средним радиусом R=50 мм и длиной l=400 мм из термически неупрочняемой нержавеющей стали 1X18H9T с характеристиками А=1450 МПа; n=0,3; β0=0,38; σT=385 МПа [1]. Подставив представленные числовые данные в соотношения (1)-(2), рассчитывают соответствующие друг другу угол φ и предел текучести σ0,2 в зависимости от накопленной деформации e.

Например, для накопленной деформации e=0,3 угол φ и условный предел текучести σ0,2 согласно соотношениям (1) и (2) будут соответственно равны 4,1 рад и 630 МПа. При этом предел текучести σ0,2 по сравнению с σT увеличивается на 66%.

Таким образом, предлагаемый способ упрочнения работающих на сжатие стоек кольцевого сечения может быть эффективно использован в промышленности.

Источники информации

1. Патент RU №2252971, C21D 7/00.

2. Дель Г.Д. Технологическая механика. М.: Машиностроение, 1978, с.23-36.

3. Бакхауз Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопоставлении с экспериментом. Изв. АН СССР, МТТ, 1976, №6, с.120-129.

Способ упрочнения тонкостенной стойки кольцевого сечения из стали 1Х18Н9Т, включающий пластическое деформирование до накопленной деформации е, отличающийся тем, что стойку кольцевого сечения подвергают пластическому закручиванию до абсолютного угла φ, который рассчитывают по формуле:
ϕ = 3 l e R ,
при этом соответствующий этому углу условный предел текучести на сжатие σ0,2 определяют по формуле:
σ 0 , 2 = β A e n ,
где
R - средний радиус стойки, мм;
l - расчетная длина стойки, мм;
β - параметр, характеризующий эффект Баушингера;
A=1450 МПа;
n=0,3;
e - накопленная деформация.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к пластическому структурообразованию металла методом объемной штамповки путем воздействия на заготовку сверхвысокими давлениями с получением интенсивных сдвиговых деформаций, и может быть использовано для получения материалов с принципиально новым уровнем свойств.
Изобретение относится к области термомеханической обработки деталей из стали перлитного класса и может быть использовано при изготовлении, например, болтовых соединений.

Изобретение относится к упрочнению боковых рам тележек грузовых вагонов. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампового инструмента. .

Изобретение относится к области упрочнения, в частности, арматурных стержней, используемых для изготовления железобетонных элементов в виде панелей, блоков, тротуарной плитки, фибробетона.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении заготовок многогранной или круглой форм с высоким уровнем физико-механических свойств.

Изобретение относится к заготовительному производству машиностроительных предприятий, в частности для подготовки материала к дальнейшей обработке методами объемной штамповки.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к технологиям получения полуфабрикатов и изделий с ультрамелкозернистой структурой методами интенсивной пластической деформации (ИПД).

Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к способам упрочнения металлов в процессе обработки. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении заготовок шестигранной формы с высоким уровнем физико-механических свойств.

Изобретение относится к области термомеханической обработки сортового горячекатаного калиброванного проката. Для достижения высоких прочностных и пластических характеристик по всему сечению и длине проката осуществляют отжиг калиброванного проката при 770-790°С в течение 3-4 часов, охлаждение с печью до 660-680°С, выдержку 3-4 часа, охлаждение с печью до температуры 140-150°С с выдержкой 1-2 часа, дальнейшее охлаждение на воздухе, первичное волочение со степенью обжатия 17-19%, нагрев в печи с контролируемой атмосферой, патентирование при 440-460°С, вторичное волочение со степенью обжатия 4-5%. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к заготовительному производству машиностроительных предприятий и может быть использовано для получения ультрамелкозернистых материалов, заготовок с измельченной однородной равноплотной структурой для дальнейшего изготовления высоконагруженных деталей. Производят многократное деформирование заготовки путем ее продавливания пуансоном через соосно расположенные первый и второй каналы матрицы. Первый и второй каналы имеют одинаковые поперечные сечения в форме прямоугольника, отношение ширины к высоте которого находится в интервале от 2:1 до 3:2. Поперечное сечение второго канала расположено под углом 90° относительно поперечного сечения первого канала. Между каналами размещена переходная зона, в которой осуществляют деформирование с изменением профиля поперечного сечения заготовки. При получении заготовки после продавливания через второй канал с поперечным сечением, которое меньше сечения упомянутого канала, при повторном деформировании осуществляют осадку заготовки в первом канале до начальных размеров. В результате обеспечивается повышение прочностных характеристик обрабатываемого материала. 7 ил., 1 пр.

Изобретение относится к обработке материалов давлением и может быть использовано для упрочнения металлов в процессе обработки. Осуществляют выдавливание и кручение заготовки через суженную и расширенную среднюю винтовую часть канала. Канал имеет входную и выходную части, вдоль оси которых обеспечивают постоянство поперечного сечения заготовки. При этом до выдавливания и кручения через среднюю винтовую часть заготовку выдавливают через часть канала, суженную до сечения, составляющего 0,8 от сечения заходной части, и через стабилизирующий участок. После выдавливания и кручения заготовку продавливают через калибрирующий участок канала. В результате обеспечивается измельчение структуры за счет совместного действия экструзии и винтового прессования, исключается возможность закручивания заготовки при выходе из канала. 1 ил.

Изобретение относится к обработке давлением и может быть использовано в заготовительном производстве при подготовке металла к последующим операциям обработки давлением или к механической обработке. Заготовку подвергают закрытой высадке, прошивке с верхнего торца и последующему обратному выдавливанию. Высадку и прошивку производят воздействием деформирующим усилием на центральную часть верхнего торца заготовки и усилием противодавления на периферийную часть. Обратное выдавливание осуществляют в кольцевую полость путем приложения деформирующего усилия к периферийной части верхнего торца заготовки и усилия противодавления к его центральной части. Затем производят закрытую прошивку заготовки с ее нижнего торца и последующее обратное выдавливание в кольцевую полость. Обработку ведет в устройстве, которое содержит верхний гидроцилиндр с установленным в нем верхним пуансоном, нижний гидроцилиндр с нижним пуансоном и две кольцевые матрицы. На нижнем гидроцилиндре размещена обойма для двух кольцевых матриц. В результате обеспечивается получение заготовок с измельченной однородной структурой, равномерным распределением дислокаций и залеченными дефектами литейного происхождения. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх