Способ упрочнения изделий переменного по их длине сечения

Союз СоветскихСоцивпнстнчесннареспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 859468(22)Заявлено 04.01,80 (21) 2862028/22-02 С 21 О 7/04 с присоединением заявки М Ввуааретавккьй внктет СССР ю авяаи кзабретеккй к вткрнткЯ(53) УДК 621,785. .5 (088.8) ЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПЕРЕМЕННОГОЯЕ СЕЧЕНИЯ 54) СПОСОБ УПРОПО ИХ 1к обработке металзначается для упроч х деталей переменноИзобретение относит лов давлением и преднпения термообработаннго по их длине сеченИзвестен способ уплий закалкой с отпускформированием гидрозкНедостатком способа рочнения стальных издеом и последующим деструзией И 1,вляется полонимость только для упрочнения издешш постоянного по их длине сечения,щв таИзвестен также способ для упрочнеиия изделиипеременного по их длине сечения с отпоше.нием диаметра головки ( ф 2 ) к диаметрустержня (дст), меньшим ипи равным 1,1.В этом способе производят унрочняющую про.капсу участков заготовки парой неприводныхкалиброванных роликов, осуществляя поворотизделия после каждого двойного возвратнопоступательного хода вокруг продольной осии автоматически изменяя велиптну ее ходав соответствии с удлинением обрабатываемогоучастка, После упрочняющей прокатки иэделия подвергают низкотемпературному старению 121,Однако при прокатке галтельного участка изделий с отношениемдф 1,1 роликами, радиус которых значительно отличается от радиуса галтельного участка, на последнем остаются вмятины и неунрочненные участки, что значительно снижает качество упрочнения.Наиболее близким к предлагаемому является способ упрочнения, который состоит в том, что производят упрочняющую прокатку со степснью деформации 0,5-1,0% термообработанных деталей переменного по их дли. не сечения с отношениемдЯ 1,3 - 1,5, кото. рая совместно с последующим низкотемпературным старением повышает прочностные характеристики деталей, Упрочняющую прокатку производят в следующей носледовательности ГЗЗ.Устанавливают на станок галтельные роли. ки, которые затем вдавливают на стержне вала у одной из головок, отступая от места перехода галтели к стержню 10-15 мм, нос ле чего вал проталкивают до выхода шлицев на галтельный участок. Затем ролики разводят, вал возвращают в исходное859468 1 О 15 20 30 35 40 45 жение (момент первоначального вдавливания роликов) и после его поворота на определенный программой обработки угол цикл повторяют. За 8 двойных ходов производит. ся упрочнение одной галтели, В той же последовательности производят упрочнение вто. рой галтели. Затем производят переналадку станка (либо эту операцию можно произво. дить на втором станке), устанавливая стерж. цевые .ролики, которые вдавливают в месте сопряжения галтели со стержнем у одной из головок вала и производят проталкивание последнего до места сопряжения галтели со стержнем второй головки. После этого ролики разводят, вал возвращают в исходное положение и после поворота на определенный программой обработки угол цикл повторяют.Цель изобретения - снижение трудоемкости процесса при одновременном повышении качества получаемых изделий.Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем холодную прокатку участков иэделия с приложением радиальных усилий, с поворотом иэделия вокруг продольной оси и изменением величины ее хода в соответствии с удлинением обрабатываемого участка и послецующее ниэкотемпературное старение, прокатку иэделия начинают на галтельном участке одной из головок в момент начала обжатия галтельного участка головки изделия, прикладывают осевое усилие подло. ра Р( , величину которого определяют из соотйошения где Р) - радиальное усилие на ролики, кгс;- угол, образованный касательной кгалтельному участку в точке начала упрочнения и горизонтальнойосью, град;И - количество роликов.К другой головке прикладывают усилие проталкивания Р, величину которого определяют из соотношения 14 )о,4 =Л Р.ф а 4При достижении роликами места соиряжс.ния галтсли со стержневой частью изделияусилие подпора снимают и изделие проталкивают через калибр роликов до выхода шли.цев на галтельный участок. Лалее ролики разводят и изделие поворачивают на угол, определяемый программой обработки. На э ом заканчивается первый ход упрочняющей прокатки. Второй и последуюдне хода осуществляются в изложенной последовательности с вдавливанием роликов попеременно то у одной,то у второй головки, тем самым исключается холостой ход, так как оба хода являют.ся рабочими,Для выполнения операции упрочияющей про.катки стержня и галтелей изделия эа одинпроход одним комплектом роликов профильпоследних выполняют в виде трех дуг окружностей, соединенных касательными, причем средняя дуга образована окружностью радиусом К:(1,О - ,1) Кс (К - радиусстержня изделия) и ограничена центральнымуглом 4 Ь - бО, а крайние образованы окружностью радиусом К 2- (1,3 - 1,4) 1 сти ограничены центральными углами, равными половиневеличины центрального угла средней дуги.Радиус средцсй дуги К = (1,О в 1,1) Кс, ограниченной центральным углом 40-60, определяют экспериментально в результате работпо упрочцяющей прокатке торсионцых валовразличных типоразмеров. При значении центрального угла менее 40 после упрочняющейпрокатки снижается долговечность получаемыхвалов, при значении цснтральцого угла болееобО ухудшается качество обработки галтели,так как ца цей образуется огранка.Радиус двух крайних дуг Р:(1,3 - 1,4)йт,9 1ограниченных центральным углом, равным по.новице центрального угла средней луги, вы.бран из условия упрочцеция всего периметрагалтельного участка за то же количество хо.дов прокатки, что и при уцрочцении стерж-,ня. При мечьшем энаюнии указанного углаостаются необработанные участки на галтеляхвалов, при большем значении данного углаувеличивается огранка получаемого галтельцого участка.где Ост6 55 диаметр стержня изделия, мм; длина дуги контакта ролика с иэделием, мм;интенсивность напряжений, определяемая по кривой деформационного упрочнения для данной марки стали, кгс/мм;вертикальная проекция площади контакта ролика с иэделием, мм;г. количество роликов. Применение предлагаемого способа позво. ляет за одну операцию упрочнять стержень и галтели изделий переменного по их длине сечения и исключить зоны повторного упроч. кения. Это позволяет повысить производи. тельное.ь процесса и улучшить качество полу. чаемых изделий.На. фиг. 1 показано начало упрочнения гал. тельного участка в момент вдавливания роликов с приложением усилий подпора и про. талкивания; на фиг. 2 - конечный этап уп. рочнеция галтельного участка головки вмомент сня 1 пн усилия подпора; на фиг. 3 упрочнение стержневого и галтельного участков изделия под воздействием осевого протал. кивающего усилия; на фиг. 4 - разведение роликов и поворот изделия на угол, опреде. ляемый программой обработки; на фиг. 5 - упрочнение стержневой части вала и профиль ручья рабочих роликов: на фиг, 6 - упроч. пение галтелей вала и профиль ручья рабочих роликов.П р и м е р. Требуется произвести упрочняющую прокатку торсионного вала с относительной степенью деформации 0,5%, изго. товленного из стали 45 ХН 2 МФА - Ш, термооб. работанного на структуру мертенсита и имеющего следующие геометрические размеры:Диаметр стержня,"ст мм 47,0 + 0,4Наружный диаметр 67,0 и 62,0шлицевых головок, -0,2 -0,2о 2, ммДлина вала, 1., мм 2310 +11014,0Исходя иэ геометрических размеров вала, профилируют ручей рабочего ролика:Радиус средней дуги В, = 26 мм;Центральный угол, ограничивающий дугурадиуса Кф 50;Радиус двух крайних дуг, В 2 = 32 мм;Центральный угол, ограничивающий крайнюю дугу радиуса В, 9= 25;Из вышеуказанных соотношений определяют усилие подпора Р и осевое усилие проталкивания Р . Исходные данные для расчета:Радиальное усиление Р =70 тс;Угол, образованный касательнойк галтельному участку в точкеначала упрочнения и горизонтальной осью, сЕ =20;Количество роликов, п = 2;Диаметр стержнями =47 мм;Длина дуги контакта ролика с изделием г 10 мм;Интенсивность напряжений 04=175 кгс/мм;(при относительной степени деформации0,5%)Вертикальная проекция площадки контакта ролика с изделием 5=5,0 ммэ. Р =Р с И = 50,4 тсР = 1 155 1 дст 1 0 4 6 5, И=З 8 тсПрокатку производят при следующих режимах:Радиальное усилие, тс 70 Осевое усилие подпора, тс 50,4 Осевое усилие проталкива.ния, тс 3,8Скорость проталкиваниявала, м/мин 5Число ходов 8Программа поворотов вала, град,0; 90; 45; 90; 22,5; 90; 45; 90.Упрочняющую прокатку производят в следующей последовательности.Торсионный вал закрепляют за шлицевыеголовки в цангах бабок продольного ходастанка. Профильные ролики 1 начинают обжимать с усилием Ру.-70 тс галтельный учас.ток у головки 2, Одновременно к головке2 прикладывают усилие подпора Р 4-50,4 тс,к головке 3 - осевое проталкивающее уси.лие Р =3,8 тс 1 фиг. 1). В момент достижения роликами места сопряжения галтели состержнем 4 усилие подпора Р снимают (фиг,2)и вал проталкивают через калибр,образован.ный профильными роликами, до галтельногоучастка головки 3 с усилием Р =3,8 тсафпг. 3), Затем ролики разводят, вал пово.рачивают на угол 90 и цикл повторяют вобратном направлении, вдавливая ролики нагалтельном участке головки 3, За 8 рабочихходов упрочняющсй прокатки с поворотамивала по программе 0 - 90 - 45 - 90 - 22,. -- 90" - 45 - 90 упрочняют стержень и галтельторсионного вала. После операции упрочняю.щей прокатки производят старение при 150 Сс выдержкой 3 ч. 10 со 25 Использование предлагаемого способа позволяет ликвидировать переходные зоны с двой. ным упрочнением, что повышает надежность и качество торсионных валов при эксплуатаций,30 35 Формула изобретения Способ упрочнения иэделий переменного по их длине сечения, включающий холодную про. катку участков изделия с приложением радиальных усилий, с поворотом изделия вокруг продольной оси и изменением величины ее хода в соответствии с удлинением обрабатываемого участка и последующее низкотемпературное старение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения трудоемкости процесса при одновременном повышении качества изделия, в момент начала обжатия галтельного участка головки изделия к ней прикладывают осевое усилие подпора, равное 40 45 где Ру - радиальное усилие на ролики. кгс;55А - угол, образованный касательной кгалтельному уцастку в точке начала упрочнсния и горизонтальнойосью, град;гдето - диаметр стержня изделия, мм;ст- длина дуги контакта ролика с из.ф делием, мм;ф - интенсивность напряжений, определяемая по кривой деформационногоупрочнеиия для данной марки .ста.ли, кгс/ммф;- вертикальная проекция площади конМтакта ролика с иэделием, мм,2 а при достижении места сопряжения галтели со стержневой частью изделия усилие подпора снимают и прокатку производят только под деиствием усилия проталкивания, причем ново. и - количество роликовпосле чего прикладывают к другой головкеусилие ппоталкивания, равноедст 04 за ="б1 Ъф859468 8рот изделия производят после каждого рабочего хода, а прокатку осуществляют в калибро.ванныхроликах,ручей каждого из которыхобразован 3-мя дугами окружностей, соединенными касательными, при этом средняя дуга образована окружностью радиусом В=(1,0-9) Йстгде Я - радиус стержня изделия, и ограниСТчена центральным углом 40 - 60 е, а крайниеобразованы окружностью радиусом К: (1,34 -и -1,40 Щ,где Ят- радиус стержня изделия, мм,и огранйчены центральным углом, равным поло.вине величины центрального угла средней дуги.Источники информации,принятые во внимание. при экспертизе151. Авторское свидетельство .СССР йф 223124,кл. С 21 Ц 78, 1965.2, Авторское свидетельство СССР Иф 188454,кл. В 21 Н 8/00, 1962.3. Авторское свидетельство СССР Р 553053,кл, В 21 Н 800, 1975.1