Способ дагиса упрочнения деталей

 

Использование: ремонт и изготовление валов с поперечными отверстиями Сущность изобретения: кромки поперечных отверстий подвергают обжатию инструментом с граненым рабочим элементом и усилиями прямо пропорциональными нормальным напряжениям от нагрузок 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспуБлик (я)s В 23 P 6/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4889328/27 (22) 10 12 90 (46) 30.07.92, Бюл. hb 28 (75) З.С. Дагис (56) Заблонский К.И. и Мак С,Л, Влияние конструктивных форм деталей машин на их долговечность. Киев: Техника, 1971, с, 114115; (54) СПОСОБ ДАГИСА УПРОЧН ЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к упрочнению деталей, имеющих поперечные отверстия, к способам упрочнения деталей в зонах расположения поперечных отверстий путем со-. здания на кромках отверстий напряжений сжатия пластическим деформированием, а именно к упрочнению валов и осей, снабженных поперечными сквозными и глухими отверстиями путем обжатия их кромок, Способ может быть использован, например, на ремонтных предприятиях агропромышленного комплекса . при восстановлении шеек коленчатых валов автотракторных.двигателей наплавкой, при перешлифовке шеек валов на ремонтные размеры для их упрочнения в зонах расположения поперечных маслоподводящих каналов.

Известны способы-аналоги упрочнения деталей, снабженных поперечными отверстиями, согласно которым кромки поперечных отверстий упрочняют несколькими способами: раззенковывают кромки поперечных отверстий; скругляют их выходы резанием; s зоне выхода поперечных отверстий на валах и осях снимают лыски; обжимают стенки отверстий шариками; на. Ж«1750906 А1 (57) Использование: ремонт и изготовление валов с поперечными отверстиями, Сущность изобретения; кромки поперечных отверстий подвергают обжатию инструментом с граненым рабочим элементом и усилиями прямо пропорциональными нормальным напряжениям от нагрузок, 1 з.п. ф-лы, 3 ил. носят вблизи кромок поперечных отверстий разгружающие канавки вдавливанием в тело вала пуансона.

Однако эти способы, хотя и обеспечивают увеличение усталостной прочности деталей типа валов в зоне поперечных отверстий, но имеют недостатки. Например, раззенковка кромок отверстий дает недостаточное повышение усталостной прочности. Другие способы-аналоги уменьшения концентрации номинальных напряжений сложны и трудоемки, поэтому их применяют 4 редко, (Я

Основным недостатком известных спо- (.".) собов-аналогов является то, что в процессе ) обработки кромок отверстий не удается пол. учить упрочненную зону, имеющую форму эпюры напряжений, что не дает возможности получить наибольший положительный эффект от упрочнения при минимальных затратах, При этом дополнительную деформацию детали создают на участках, где отсутствует концентрация напряжений.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, согласно которому упрочняют детали и уменьшают концентрацию напряжений в зоне кромок поперечных от1750906 верстий путем пластической деформации их шариком или конусом. Деформация кромок приводит к образованию благоприятных остаточных напряжений сжатия и к увеличению усталостной прочности валов. В результате абжатия шариков происходит скругление кромок (см.фиг.2э).

Основной недостаток способа-прототипа состоит в том, что форма отпечатки шаровой или конической поверхности на кромках поперечного отверстия, выходящего на цилиндрическую поверхность вала, а. также эпюра остаточных напря>кений, полученная на кро лкэх отверстия в процессе уйрочнения, не совпадает с эпюрой нормальных напря>кений, возникающих в зоне выхода поперечного отверстия при кручении.

Нэ фиг.25 совмещены и показаны точки а наибольших нормальных напряжений, возникающих при кру ении, и точки б наибольших напряжений сжатия, возникающих при обжатии кромок шариком или конусным рабочим элементом инструмента.

Из фиг,1 и 2б следует, что при обжатии кромок согласно способу-прототипу наибольшие благоприятные напряжения сжатия на кромках получают в точках б, где номинальные напряжения от кручения (на-. грузки) имеют минимальное значение или вообще отсутствуют, Отпечаток 4 рабочего

" элемента инструмента на кромках отверстия 3 (фиг.2б) получа|от в форме эллипса, большая ось котооого совпадает с образующей поверхности шейки вала.

Основным недостатком способа-прототипа об>катия кромок является то, что наибольшие напряжения сжатия не создаются в точках наибольших нормальных напряжений, возникающих при кручении, где собственно зарождаются трещины от циклических нагрузок.

Целью изобретения является увеличение надежности и прочности деталей с поперечными отверстиями.

Поставленная цель достигается тем, что обжатие кромок отверстий осуществляют инструментом с граненым рабочим элементом и усилиямй, прямб пропорцйонэльными нормальным напря>кениям от нагрузок, i, применяют инструмент, снабженный приспособлением для его ориентации на деталях в процессе обждтия.

На фиг.1 показана. эпюра нормальных напряжений, возникающая нэ кромках поперечного отверстия вала под нагрузкой; на фиг.2 — форма отпечатка рабочего элемента инструмента на кромках поперечного отверстия при обжатии кромок по способупрототипу, расположение точек а наибольших нормальных напряжений и точек б наибольших напряжений сжатия после упрочнения по способу-прототипу; на фиг.3 — конструкция инструмента для пластиче5 ского деформирования кромок согласно предлагаемому способу и эпюра напряжений сжатия после обработки кромок пластическим деформированием согласно предлагаемому способу.

10 На чертежах приняты следующие обоз. начения: вэл 1; эпюра 2 нормальных напря-. жений вокруг поперечного отверстия вала; кромка 3 поперечного отверстия; контур 4 отпечатка шара или конуса на поверхности

15 вала, полученный при обжэтии кромок по известному способу; инструмент 5; приспособление 6 для ориентации инструмента на детали, выполненное в виде стрелки; рабочий элемент 7 инструмента, выполненный в

20 виде граненнаго конуса; поверхности 8 и 9 граненного рабочего элемента инструмента, состоящие из круговых и плоских поверхностей соответственно; контур 10 отпечатка инструмента 5 при, 25 его вдавливании в кромку поперечного от; верстия на поверхности вала согласно предлагаемому способу; а — точка наибольшего нормального напряжения на кромках отверстия при кручении вала; б — точки наимень30 шего номинального напряжения на кромках отверстия при кручении вала и наибольшего пластического деформировэния при обжатии отверстия по известному способу; Р— вектор силы, обжимающий кромку; Д вЂ” диа35 метр поперечного отверстия; Mx — векторы крутящего момента, действующего на вал.

" Рассмотрим сущность способа упрочнения.

Определяют эпюру нормальных напря40 жений, действующих в зоне поперечных отверстий в детали, т.е. в зоне концентрации напряжений, 3пюра нормальных напряжений, дейст- вующих в зоне поперечных отверстий валов, 45 передающих крутящие моменты, изображена на фиг.1, На этой фигуре буквой а обозначены точки наибольших нормальных напряжений, расположенные на радиусах поперечных отверстий, проходящих под уг50 лом 45 к образующей вала.

Разрушение шеек валов, как правило, зарождается в этих точках.

Согласно изобретению получаем наи55 большее увеличение усталостной прочности валов с поперечными отверстиями при соблюдении условия, что наибольшее пластическое деформирование и наибольшие остаточные напряжения сжатия будут созданы в точках а (фиг.1 и 2), где действуют

1750906 наибольшие нормальные напряжения от на- Предлагаемый способ обжатия кромок грузо к. поперечных отверстий включает следующие

Это условие обеспечивается предлагае- основные операцйи. мым способом, например, тем, что для пла- Выбирают форму и размеры рабочего стической деформации кромок поперечных 5 элемента инструмента, обеспечивающие таотверстий выбирают инструмент, снабжен- кую пластическую деформацию кромок поный коническим граненым стальным зака- перечных отверстий, которая создает ленным деформирующим рабочим величинуобжатия кромокнаотдельныхучаэлементом, изображенным на фиг,За и Зб. стках, прямо пропорциональную нормальУгол при вершине конуса рабочего зле- 10 ным напряженям от нагрузок. Устамента выбирают в пределах 90 — 120, наи- навливают вал на подставку, а инструбольший диаметр:;онуса ориентировочно мент — на кромку отверстия и ориентируют принимают 2Д (два диаметра пойеречного его согласно заданйому положению. Вдэвотверстия). На конической деформируемой ливают рабочий элемент в кромку попе ечповерхности рабочего элемента изготавли- 15 ного отверстия с заданным усилием. вают лыски (углубления) 9 (фиг .3а и Зб).. Снимают нагрузку и совершают переход.

При вдавливании в кромку поперечного Согласно предлагаемому способу для отверстия инструмента с изображенным на обжатия кромок применяют различные вифиг.За и Зб рабочим элементом происходит ды прессов или слесарные молотки, При обследующее. 20 жатии допускается переустановка

В начале процесса обжатия рабочий инструмента в нескольких заданных полоэлемент гранями контактирует с кромками жениях, Усилие обжатия кромок выбираютс отверстия и обжимает их. После вдавлива- учетом заданной величины обжатия и сония в кромку участков 8 рабочего элемента противления материала пластической дена заданную величину начинают деформи- 25 формации. ровать кромку отверстия участка 9. Кромки Пример. Упрочнение шеек коленчапоперечного отверстия, контактирующие с тых валов автотракторныхдизельныхдвигагранями 8 рабочего элемента, получают телей ЯМЗ-238 осуществляется следующим большее обжатие, а кромки напротив участ- образом. ков 9 — меньшее о жатие. — еньшее обжатие. 30 Колеччатые валы автотракторных двиДля обжатия кромок поперечных отвер- гателей ЯМЗ-238 изготовлены из стали 50Г, стий в валах участок 9 рабочего элемента Шейки имеют поверхностную закалку и совмещают с участками кромок, где номи- снабжены сквозными поперечными отвернальные напряжения в валах имеют мини- стиями, предназначенными для подвода мальные значения. Например, совмещают с 35 смазки к шатунным подшипникам, Диаметр . точками б, изображенными на фиг.2. Для отверстий в шатунных шейках 6 мм, а в ориентации инструмента используют стрел- коренных 8 мм, ку 6, которую визуально размещают парал- В процессе восстановления шеек ко- . лельно образующей шейки или ее оси. ленчатых валов наплавкой получают после

После обжатия .кромок поперечного от- 40 обработки шеек масляные каналы с острыверстия предлагаемым способом пластиче- ми кромками, Поперечные отверстия в шейского деформирования получают отпечаток ках являются концентраторами напряжения и эпюру 10 напряжений сжатия, показан- иуменьшаю-.усталостную прочность коленную на фиг.Зс, которая совпадает или нахо- валов. Вокруг отверстий возникают неравдится близко к эпюре нормальных 45 номерные нормальные напряжения от напряжений в зоне кромок поперечного от- нагрузок, эпюра которых приведена на верстия (фиг.1), фиг.1.

Согласно изобретению форма рабочего . Для увеличения циклической прочности элемента может отличаться от изображен- шеек валов в зоне масляных каналов произной на фиг.2а и 2б, но его форма всегда 50 водят обжатие кромок масляных каналов должна обеспечивать создание эпюры на- предлагаемым способом. Для этого после пряжений сжатия, прямо пропорциональ- чистового шлифования шеек коленчатый ной и в основном совпадающей с эпюрой вал устанавливают на подставку пресса в напряжений отнагрузок в зоне поперечного заданном положении и ориентируют отвеотве стия. в р55 стие в шейках относительно штока пресса, Приспособление для ориентации инст- Закрепляют вал. В штоке пресса в заданном румента с учетом эпюры нормальных напря- положении крепят обжимающий инстружений может быть выполнено не только в мент, Подводятинструмент к кромкам попевиде стрелки, но и иметь другие.конструк- речного отверстия и вдавливают его в тивные решения. кромку с заданным усилием (45000-50000

1750906

Н). Снимают нагрузку, отводят инструмент и переустанавливают вал для обжатия кромки следующего поперечного отверстия.

После обжатия кромок всех поперечных отверстий, вал снимают с пресса и отправляют для выполнения отделочных операций.

Предлагаемый способ упрочнения деталей дает возможность дополнительно увеличить циклическую прочность деталей с поперечными отверстиями, повысить их надежность, Для упрочнения деталей не требуется разработки специального технологического оборудования, Способ прост и применим как при восстановлении деталей, так и при изготовлении новых.

Способ исключает необходимость пластического деформирования кромок поперечных отверстий на участках, не влияющих на усталостную прочность. Поэтому возникает возможность получить экономию энергии при выполнении обжатия кромок, уменьшить нагрузки на технологическое оборудование.

5 Формула изобретения

1. Способ упрочнения деталей в зоне возникновения местных напряжения из-за поперечных отверстий, включающий обжатие кромок отверстий для создания остаточ10 ных напряжений сжатия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения надежности и прочности деталей, обжатие кромок осуществляют инструментом с граненым рабочим элементом и усилиями, прямо про15 порциональными нормальным напряжениям от нагрузок.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что инструмент снабжен приспособлением для его ориентации на детали в про20 цессе обжатия.

1750906

Составитель 3, Дагис

Техред М.Моргентал Корректор И Муска

Редактор С. Лисина

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

Заказ 2650 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственног ;.:. итета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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