Способ упрочнения материалов Российский патент 2024 года по МПК C21D7/10 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в авиа-, судо- и машиностроении. Сущность изобретения заключается в пластическом сжатии работающих на кручение валов до необходимой накопленной деформации, обеспечивающей увеличение наибольшего условного предела текучести на сдвиг (с допуском на пластический сдвиг 0,3 %).

Известен способ упрочнения материалов (Патент RU № 2537414, опубл. 10.01.2015. Бюл. № 1) цилиндрических стоек, включающий пластическое кручение. Недостатком данного способа является невозможность упрочнения валов, работающих в реверсивном режиме, из-за проявления эффекта Баушингера.

В связи с тем, что упрочнение материала происходит в направлении пластического кручения, а при нагружении валов - в направлении, обратном упрочняющей пластической обработки, в силу указанного эффекта происходит разупрочнение.

Изобретение направлено на повышение прочности цилиндрических валов, работающих в реверсивном режиме.

Это достигается тем, что заготовку цилиндрического вала пластически осаживают вдоль оси до указанной деформации , которую определяют по формуле

, (1)

где и - исходная и текущая длина заготовки.

Соответствующий этой деформации наибольший предел текучести на сдвиг рассчитывается по соотношению

, (2)

где β - характеризующий эффект Баушингера параметр; МПа и - характеристики материала.

Предлагаемый способ основан на экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что все конструкционные начально-изотропные материалы при пластическом деформировании становятся анизотропными (Дель Г.Д. Технологическая механика. М.: Машиностроение, 1978, с.23-36; Бакхауз Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопоставлении с экспериментом. Изв. АН СССР, МТТ, 1976, №6, с.120-129). При этом их характеристики прочности, в частности условный предел текучести на сдвиг (с допуском на пластическую деформацию 0,3 %), будут зависеть от направления деформирования. Вследствие этого оценка повышенного относительного исходного предела текучести условного предела текучести на сдвиг проводится в рамках модели анизотропно упрочняющегося тела Г. Бакхауза (Бакхауз Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопоставлении с экспериментом. Изв. АН СССР, МТТ, 1976, №6, с.120-129).

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

Для расчета рассматривается заготовка цилиндрического вала с диаметром мм и длиной мм из термически неупрочняемой стали 1Х18Н9Т с характеристиками МПа, n = 0,3, β = 0,38, МПа (Патент RU № 2537414, опубл. 10.01.2015. Бюл. № 1).

На чертеже: 1 - диаграмма сдвига , 2 - график изменения зависимости (2); 3 - график изменения при реверсивном нагружении, построенный согласно формуле

. (3)

Точками обозначены опытные значения . Пластическую осадку цилиндрических заготовок из указанной стали производили в штампе (Патент РФ № 2109264, опубл. 20.04.98. Бюл. № 11).

Из чертежа следует, что с увеличением деформации наибольший предел текучести монотонно возрастает. Например, при МПа, что больше исходного предела текучести на сдвиг МПа на 70 % и больше на 75 %, который в свою очередь меньше на ~40 %.

Опытные данные свидетельствуют о достаточной точности (с отклонением до 10 %) формулы (2).

Таким образом, предлагаемый способ упрочнения валов может быть эффективно использован в промышленности надежности машин и механизмов.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в авиа-, судо- и машиностроении. Сущность изобретения заключается в пластическом сжатии вдоль оси работающей на кручение заготовки цилиндрического вала до необходимой накопленной деформации, обеспечивающей увеличение наибольшего условного предела текучести на сдвиг термически неупрочняемых сталей. Технический результат заключается в увеличении прочности скручиваемых элементов конструкций для повышения надежности машин и механизмов. 1 ил.

Способ упрочнения материала из стали 1Х18Н9Т, включающий пластическое деформирование до накопленной деформации , которую определяют по формуле:

,

где – накопленная деформация;

– исходная длина заготовки;

– текущая длина заготовки;

при этом соответствующий данной деформации наибольший предел текучести на сдвиг рассчитывают по формуле

,

где – наибольший предел текучести на сдвиг;

– накопленная деформация;

– параметр, характеризующий эффект Баушингера;

МПа;

.