Способ упрочнения коленчатого вала и устройство для его осуществления

ССЮЗ СОЕЕТСНИХСОЮзипщесйнРЕСПУБ Лик э В 24 В 39/ ОПИСАН ТЕНИЯ АВТОРСКОМ аботке прочк коотноситс эобрет вызывают кои ГОСУААРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГ 10 ИЗОЬРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМГРИ ГННТ СССР(71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт НАНИ(56) Авторское свидетельство СССР И 912332, кл, В 21 0 31/16, 1980.(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается упрочнения иэделий, в частности шеек к"ленчатых валов. Цель изобретения повышение качества упрочнения, Достигается тем, что шейку вала устаметаллов давлением и касается у нения изделий, в частности шее ленчатых валов двигателей.Упрочнение изделия (повышение выносливости) производится путем создания на его поверхности остаточных напряжений сжатия, эатормаживающих развитие усталостных трещинВ практике находят применение с о собы упрочнения термообработкой,т,е, создание у поверхности иэделия остаточных термических напряжений. Применение указанных способов упрочнения связано с нагревом изделия до высо" ких температур и резким охлаждением, что требует специального громоздкого оборудования. Эти способы имеют манавливают между опорным и нажимнымблоками и прикладывают к ней статическую нагрузку через нажимной блокодновременно со стороны нажимного иопорного блоков. Устройство содержит инденторы опорного блока, имеющие профиль, аналогичный профилю шейки коленчатого вала, и контактирующие с изделием на участках сопряжения шейки вала с галтелями, нажимнойблок с инденторами, идентичными попрофилю и размерам инденторам опор"ного блока, и нажимную плиту. Расстояние между площадками приложения нагрузки каждого блока меньше или больше расстояния между инденторами этисже блоков, что позволяет уменьшитьили исключить прогиб иэделия. 2 с. и2 э.п,ф-лы, 4 ил. лую производительность иробление изделия.Известен способ упрочнения коленчатого вала накаткой в зоне галтелей (место перехода от шейки к щеке кривошипа коленчатого вала), заключающийся в том, что прижатыЙ к упрочня" емой поверхности ролик при обкатыва" нии пластически деформирует ее и создает напряжения сжатия.К недостаткам этого способа следует отнести невозможность применения повышенных нагрузок на ролик (не более 2-3 т), т,е. способ не позволяет создать большие остаточные напряжения сжатия и получить значительный упрочняющий эффект вследствие появле ния коробления вала . Кроме того, дан ныи сп:;г,аэа" ьного еса щен 1 я е-ла с цел нел. и, ния изгиба при пс, ;"че ролика, приложенияусилия через ролик непогс-:.:ственно е галтег и прлмене-ля дост-точносложного обсрудоьания,Наиболее блиэклм по техническойсущности и достигаемому эФФекту кпредлагаем му техн,цесксму решениюявляетс" способ праькл и- ,роцненияизделий, при котором шейку коленцатого вала устанавливают между опорными нажимным блоками и прикладывают кней статическую нагрузку церез нажимной блок.Известное устройство для упрочнения коленчатого вала содержит опорный блок и нажимной блок, имеющийплощадки приложения нагрузки и внвенторы, между которыми в теле нажимного блока выполнен паз, причем опорный блок имеет постель под шейку вала.Известный способ и устройство могут быть применены только для правки 25и одностороннего упрочнения стальныхколенчатых валов, посксльку усилиесжатия (статическая негр,эка) передается инденторами непосредственно вгалтель, что у иэделий из крупных материалов (например, чугуна) вызываетпоявление трещин и приводит в конечном счете к поломке иэделия в зонахприложениц ,=лг;,. В эт способе наблюдае-ся мастичное упр "-:.-. е толькое процессе;а-.-, "1.;:-,с у эочняющий эФФект -ейстьует тсг,:,; со стороны нажимнсг-. блока.Цель иэоССете- я сос-сит е повышении каче т=д про-нен,-.- и; й иэчхрупких ма-:-1: - гг= з: с-. -. :л цс- г,нэ Гиба. Цс 1 ь д -1 - а,- с. т;, Ото Рспоссбе уиен. - -: -о вагапри которо ше.,;у:-ага уст- наелиеаютмежду опорньм и нажм-. блоками исприкладыьают к ней статическую нагрузку через на., "гэй бл:,";, укаэанныеусилия пр 1 класные=.:т со стороны инденторов нажи сгс н о-,орнсго блоков научастках сопряжени, е, коленчатого50вала с галте.-ями,В устрс стев л.-.:, чпроцения коленцатого вала, содержащем опорнь 1 блоки нажимнэй блок, связав ныи с нажимной плитой и имеющий площадки прило 55жения нагрузки и инденторы. междукоторыми е теле наж,нного блока выполнен паэ, опорный блок выполнен сплощадками григ ж ня усилий, пазомупроинения ене инденторов, расстоян ее-. пл =дгруэки с"орного- .ь.олне н,Г.;. с - тлир,:сгс ст-ачеияучастка мЕжду кам -риложгн я нам наж много блокое асстоянле нежб гокое, для.Очы дн ростояние площадками приложеолнено большим расу укаэанныминагрузки еьп ян:.я мсг у иидентс, ами Испь,тания разработанного способа упрочнения проводились на чугунных х.лен-етых евлах, у которых упроцнению подвергались наиболее слабые участки шеек еала вблизи галтелей (прикладываелые усилия - 20-60 т).Выносливость упроцненных элементов коленчатых валов возросла в несколько раз.Способ осуществляют следуоцим образом. б: тчяние м=нду инденторами опорного б." ка да=но расстоянию междуинд -т,са. =жимного блока, Приэтом ог нны: л наж мной блоки связаны состеетственно с опорной и нажимной пп;тами, соединенными ме ч собой напраьгяюцими,геэ .,-ние упроцняемой шейки нееращающегос ьала между опорным инажимным блоками с одинаковыми по проФилю и размерам инденторами, устанавливаемыми строго один против другого,и приложение к ней разовых статических усилий (5-300 т)от пресса черезинденторы нажимного и опорного блоков на участках сопряжения шейки вала с галтелями создают с противоположных сторон шейки условия нагруженияи пластические деформации,равные повели чине,При приложении больших статическихнагрузок на шейке вала вблизи галтелей под инденторами нажимного и опорного блоков возникают пластическиедеФормации, при которых происходитсдвиг верхних слоев металла и образу-ется обширная зона остаточных напряжений сжатия, распространяющаяся нагалтель и щеку криеошипа коленчатоговала. Эта зона может быть целенаправленно смещена в зависимости от местаупрочнения путем применения устройсте-:.-а.:ц= с пр;кладьеаемые усилияе о,", рс -:ле. но на оа еленин,смещения и расгространения зон.еииу вала устачавг( -:; а енторь спорного блока, имеющие грофиль рабочей части, подобный ш=й .в=г: (расположенные вблизи галегей на участках сопряжения галтегей с шейкой вала. На упрочняемый уцасток шейки вала устанавливают нажимной блок с инденторами, аналогиччыми по профилю и размерам инденторам опорнсгс 0 блока. К нажимному блоку через нажимную плиту прикладывают однократное статическое усилие (5-300 т). Инденторы нажимного блока располагают строго против инденторов опорного блока, 15 создавая при приложении статической нагрузки от пресса (не показан) условия при которых возникающие реакции и деформации под опорным блоком равны и противоположно направлены лрикладываемым усилиям.На фиг.1 показана схема распредегения усилий и реакций опоры; на фиг.2 - устройство для реализации способа упроцнения изделий, упроцнение вне зоны инденторов; на фиг.3 - то же, поперечный разрез; на фиг.4 - то же, УПРОЦЕНИЕ В Э(ачЕ МЕЖДУ ИДЕЧтОРЭМИ.Устройство для упроцнения колемцатых валов содержит опорньй блок 1 с 30 индечторами 2, контактирующий своими выступами 3 с опорной плитой 4 и имеющий площадки 5 приложения нагрузки,нажимчой блс 6 с аналог( цными ичде тсрам 7 и гг.цадками ,. (риг:жсия ,:и, ".-,акт, рукц, ми в .- - памл 8 с ажимной млитой 11. д теле блоков 1 и 6 ме, инд( торами выпол-.ечь газы 1 , и 12, 1 нд=-торь 1почт-.кти-,кт с иег( ( м ш сй вала ) 1 5протиесГ"с ожных сторон уп роц яамого ус-, э. Ча "и г =я плита 1 Ь связь-а; ( ср-с" .Ггис; ь -с пгмоши направляющих 1 я, выполненных в еиде стержней. 45Расстояние между плоцадками 5 приложел. = усилия опорно. (пока 1 в.- полнено меньшим расстояния между инденторами 2 этого блока. Ачагогицно раССтОяНИЕ МЕчду ПЛОщадхаМИ 3 НаИМ- ного блока 6 меньше расстояния между инденторамиУстройство работает следующим образом.Усилие Р от пресса (не гоказан) церез нажимную плиту 10, нажимной блок 665 и инденторы 7 гередается на упрочняемый участок иэделия 13, создавая с одной его стороны под инденторами 7 ЭОНЫ. С ПрСт 1 ВС СЛ:мои СтОрОНЫч; упрсчняемом (от. .эделия 13,кс.нтактируюцем с,- е то = ; 2 опорного блока, связан:го с опорной плитой ь возникают реакции опоры равные по велицие сигма пр 1 кладываемым к инденторам 7 но противоположмС ЛаПраВЛЕНЧЫЕ, ПОСКОЛЬК, ИЧдЕНтОры 2 и 7 располочечы строго один против другого. 8 результате этого подинденторами 2 на поверхности изделия 13 также возникают пластическиедеформации с зочами сжатия, и шейкавала упрочняется с гротивоположныхсторон,Благодаря наличию пазов 11 и 12 соответственно опорного 1 и нажимного 6 блоков, а также разности расстояний между площадками приложения усилий и между инденторами указанныхблоков одноименные инденторы 2 и 7расходятся между собой, вызывая этимобразование зон остаточных напряжений на участках вне укаэанных инденторов.так как усигия, Лействуюцим нар роцняемый участок иэделия 13 со стороны нажимного блока 6, равны, то противоположно направлены реакции со стороны инденторов 2 опорного блока 1, угрочняемый уцасток изделия не изгиается, Это повы "ает ка-сстео упроч не-ия, со,рал=я и"это ям, личейч. ь упрцчяемого (= ть:,Огооный блс. 15 имеет глсцадки 16д; - п.редгци:-ил я От . - , чои плить, 17 и индечт:ь 1 с, Наьимной блок 19 т=.: и -ст ач-.-с - , , - . пг(.,едки 20,СПР -и аЮЦИЕ .С. Г = О -а ИМЧСИ пг, т 2: , и-.-т. " .: этом ими- - - га ооцчяе ,:; уцаст.: 3 : гс;тиеополож- Ь СТОРОН В;-,Ла, ".а опориьй 15 так и лажимой 19 бл:. имеют пазы 24состеетстген,:, р ;-с.;с енные ме, ду соответствуош:ми инденторами. На. 1 м,-ая 21 и егор-ая 17 плиты связанье - собой -апраеля. и"; стержнями ,2 1 фиг,4).Работа устройства го втсрому вариамту 1 иг.4) аналогична работе по первому еаоианту (фиг,.2), однако за счет ин.-.го расположения глощадок 16 и 20 приложения усилия наьи ного 19 и опор" нсго 15 блоков, при которсм расстояние между упомянуть и площадками больше расстояния между индентсс ами 18и 22, и наличия пазов 24 и 25 соответственно в опорном 15 и нажимном 19блоках, инденторы при приложении нагрузки сходятся, сдвигая зоны остаточных напряжений в сторону галтелейвала 23, в зону между инденторами. Формулаиэобретения 10 1. Способ упрочнения коленчатого вала, при котором шейку вала устанавливают между опорным и нажимным блоками и прикладывают к ней статическую нагрузку через нажимной блок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества упрочнения вала из хрупкого материала за счет исключения изгиба, нагрузку к шейке коленчатого вала прикладывают одновременно со стороны нажимного и опорного блоков на участках сопряжения шейки коленчатого вала с гал 15 телями.2. Устройство для упрочнения коленчатого вала, содержащее опорный и нажимной блоки, при этом нажимной блок связан с нажимной плитой и имеет площадки приложения нагрузки и ин 30 денторы, между которыми в тепе этогоблока :.;."спнен паэ, о т г и ч а ющ е е с я тем, что, с цепь повышения качества упрочнения, опорныйблок вып.:пнен идентичным нажимномублоку, с важен инденторами, расстояние межд, которыми равно расстоянию медду инденторами нажимного блока, и аязан с опорной плитой, соединенной направляющими стержнями с нажимной и:.той,3. Устройство по п,2 о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюобеспечения упрочнения участков вала,расположенных вне инденторов, расстояние между площадками приложениянагрузки каждого из упомянутых блоков меньше расстояния между инденторами этих же блоков,4, Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения упрочнения участков вала, расположенных между инденторами, расстояние между площадками приложения нагрузки каждого иэ упомянутых блоков больше расстояния между инденторами этих же блоков.Составитель С,ЧукаеваРеда к тор О. Х рипта Техред Л.Олийнык Корректор Н,Шар За каэ 23 ираж пис ПСП 1 Госуд при ГКНТ ССС агарина, 10 город,стве ного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская н Производственно-издательский комбинат "Патент", г. открыти д, 4/