Способ изготовления рабочего элемента для деформирующих протяжек

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 359 В 23 Р 4 6г аЬа 1 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН КОМУ СВИДЕТ КАВ 5-0 етельство СССР11/06, 1972,ЕНИЯ РМИ- йся в нусом, кону- а его о маСПОСОБ ИЗГОТОВЛ ЛЕМЕНТА ДЛЯ ДЕФО ОТЯЖЕК, заключающи кольца с заборным ко й частью и обратным ующим наплавлением н ерхность износостойког(54)(57) 1. РАБОЧЕГО Э РУЮ 1 ЦИХ ПР изготовлении цилиндрическо сом с послед рабочую пов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(21) 2915023/2 (22) 16.04,80 (46) 07,12.84. (72) А. М. К В. В, Клепико и Ж. К. Джу (71) Завод-В мобильном за и Научно-про Центральный институт техн (53) 621,919.2 (56) 1. Автор407678, кл Бюл.45знецов, Ю. С. Сафаров,в, Г. А. ДробахиннусбековТУЗ при Московском авводе им. И. А. Лихачевазводственное объединениенаучно-исследовательскийологии машиностроения(088.8)ское свидВ 23 К а 9)Яани 1 12770 териала, отличающиися тем, что, с целью повышения прочности, на рабочей поверхности кольца перед наплавкой выполняют желоб профилем, соответствующим траектории главных напряжений, возникающих в процессе работы, и по эвольвенте диаметром окружности, равным половине длины образующей заборного конуса и отложенным из точки пересечения образующих цилиндрической части и обратного конуса на прямой, являющейся продолжением образующей цилиндрической части так, что наибольшая глубина желоба расположена в плоскости окружности, по которой цилиндрическая часть кольца соединяется с обратным конусом,2. Способ по п. 1, отличающийся тем, э что кривая профиля желоба на участке обратного конуса отличается от траектории главных напряжений и выполнена по касательной к эвольвенте, перпендикулярной к оси деформирующего кольца.Г1127709 15 25 30 35 40 50 Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при протягивании отверстий деформирующими кольцами.Известен способ изготовления рабочего элемента для деформирующих протяжек, заключающийся в изготовлении кольца с заборным конусом, цилиндрической частью и обратным конусом, с последующим наплавлением на его рабочую поверхность из носостойкого материала 11.Однако при таком исполнении происходит преждевременное разрушение наплавленного слоя. Целью изобретения является повышениепрочности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления рабочего элемента для деформирующих протяжек, на рабочей поверхности кольца перед наплавкой выполняют желоб, профиль которого соответствует траектории главных напряжений, возникающих в процессе работы, и выполнен по эвольвенте диаметром окружности, равным половине длины образующей заборного конуса и отложенным из точки пересечения образующих цилиндрической части и обратного конуса на прямой, являющейся продолжением образующей цилиндрической части так, что наибольшая глубина желоба расположена в плоскости окружности, по которой цилиндрическая часть кольца соединяется с обратным конусом. Причем кривая профиля желоба на участке обратного конуса отличается от траектории главных напряжений и выполнена по касательной к эвольвенте, перпендикулярной к оси деформирующего кольца. Такое выполнение повышает прочность рабочего элемента деформирующих протяжек.На фиг. 1 представлен рабочий элемент, общий вид; на фиг. 2 - поле траекторий главных напряжений в осевом сечении рабочего элемента.Рабочий элемент для деформирующих протяжек изготавливают из высокопрочной стали в виде кольца с рабочей поверхностью На рабочей поверхности кольца, состоящей из заборного конуса 1, цилиндрической части 2 и обратного конуса 3, выполняют желоб, профиль которого соответствует траектории главных напряжений, возникающих в процессе работы, и выполнен по эвольвенте с диаметром окружности, равным половине длины образующей заборного конуса и отложенным из точки пересечения образующих цилиндрической части и обратного конуса на прямой, являющейся продолжением образующей цилиндрической части так, что наибольшая глубина желоба расположена в плоскости окружности, по которой цилиндрическая часть кольца соединяется с обратным конусом, причем кривая профиля желоба на участке обратного конуса может быть выполнена отличной от траектории главных напряжений и расположена по касательной к эвольвенте, перпендикулярной к оси деформирующего кольца. Затем желоб заполняют наплавленным износостойким материалом (например, твердым сплавом или быстрорежущей сталью), Затем шлифуют поверхность деформирующего кольца с наплавкой, придавая ему соответствующую форму и геометрию.При деформирующем протягивании рабочие элементы кольца подвергаются воздействию значительных нормальных и сдвигающих нагрузок. Напряженное состояние деформирующего кольца, создаваемое этими нагрузками, определяет во многом прочность и износостойкость кольца.Исследование работоспособности колец деформ ирующих протяжек с наплавленными износостойкими материалами показывают, что способность сопротивляться разрушению по границе соединения наплавочного и основного материалов в большой степени зависит от формы профиля канавки под наплавочный материал.Поляризационно-оптический метод исследования напряженно-деформированного состояния позволяет изучить характер распределения напряжений в деформирующем кольце в процессе протягивания. Как видно из фиг. 2, в случае, когда граница соединения наплавочного и основного материалов проходит по траектории максимальных нормальных напряжений, обеспечивается наиболее прочное соединение. В случае же, если она совпадает с линией максимальных касательных напряжений, прочность соединения минимальна. Результаты, получаемые при обработке моделей из оптически чувствительных материалов, проверяют на натурных образцах. При этом сопоставляется долговечность инструментов, имеющих три различные формы канавок под наплавочный материал. Один из элементов не имеет канавку под наплавку, форма профиля канавки второго - дуга окружности, причем она почти совпадает с линией максимальных касательных напряжений. Для третьего элемента выбрана форма, копирующая траекторию главных напряжений (фиг. 2 - пунктирная линия). В этом случае напряжения распределены по всей границе соединения наплавленного и основного материалов, что существенно снижает вероятность разрушения по ней.Эксперименты с натурными образцами подтверждают эффективность предложенного решения, Третий элемент, линия соединения наплавленного и основного материалов которого лежит на траектории главных напряжений, имеет большую усталост1127709 г.Г СоставительТехред И. ВерТираж 1036Государственногоам изобретенийва, Ж - 35, РаушПатент, г. Ужгор А. Грибкс Редактор Л. ЛосеваЗаказ 8807/9ВНИИПИпо д113035, Мофилиал ППП КорректоПодписноСССРй Муск комитета и откры ская иа од, ул. д. 4/5 Проектная, ную прочность соединения и допускает значение больших натягов.Установлено, что траекторию главных напряжений, которая определяет необходимую форму канавки под наплавочный материал с достаточной степенью приближения, можно заменить эвольвентой. Уравнение эвольвента в параметрической форме х = асов ц + а 1 р 31 п 1, у = аяпЧт -- а Ц сов,где а - радиус круга;.1 р - центральный угол.Окружность при построении эвольвенты располагается на прямой, являющейся продолжением образующей цил индрической части, таким образом, диаметр по оси х откладывается от точки пересечения образующих цилиндрической части и обратного конуса. При таком построении эвольвенты наибольшая глубина канавки под наплавочный материал находится в сечении. проходящих через зону перехода цилиндрической части и обратного конуса. Исходя из технологических возможностейизготовления канавки под наплавочный материал, форму кривой на участке обратного конуса необходимо выполнить по касательной к эвольвенте, перпендикулярной оси деформирующего кольца. Экспериментально установлено, что такое упрощение геометрии профиля канавки не оказывает существенного влияния на усталостную прочность 10 инструментаТаким образом, изготовление рабочихколец для протяжек предлагаемым способом позволит сократить неоправданный расход дорогостоящего инструментального материала, обеспечивая при этом доста точную надежность работы инструмента. Увеличение прочности соединения наплавочного и основного материалов кольца допускает назначить повышенные натяги на кольцо, что увеличивает производительность обработки.Технико-экономическая эффективностьпри применении изобретения обусловлена повышением прочности рабочих элементов деформирующих протяжек.