Способ упрочнения коленчатого вала и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B24B39/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается упрочнения изделий, в частности неек коленчатых валов двигателей.

Упрочнение изделия (повышение выносливости) производится путем создания на его поверхности остаточных напряжений сжатия, затормаживающих развитие устэлостных трещин.

В практике находят применение способы упрочнения термообработкой,т.е. создание у поверхности изделия остаточных термических напряжений. Применение указанных способов упрочнения связано с нагревом изделия до высоких температур и резким охлаждением, что требует специального громоздкого оборудования. Эти способы имеют малую производительность и вызывают коробление изделия.

Известен способ упрочнения колен - чатого вала накаткой в зоне галтелей (место перехода от шейки к щеке кри- ьошипа коленчатого вала), заключающийся в том, что прижатый к упрочняемой поверхности ролик при обкатывании 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 появления коробления вала. Кроме того, дан

О

О CD СЛ

ныи спос-: ч ei ; .яз.г 1 тс льного еса имения Вила с цель , недоп ЦСНИР. изгиба при пс .г-чч-ме ролика, приложения усилия через ролик непосо-одственно э галтель и примене-мя достаточно сложного оборудования.

Наиболее близким по ех - ической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является способ правки и упрочнения изделий, при котором шейку коленчатого вала устанавливают между опорным и нажимным блоками и прикладывают к ней статическую нагрузку через нажимной блок о

Известное устройство для упрочнения коленчатого вала содержит опорный блок и нажимной блок, имеющий площадки приложения нагрузки и гя-.ден- торы, 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 и одностороннего упрочнения стальных коленчатых валов, поскольку усилие сжатия (статическая нагрузка) передается инденторами непосредственно в галтель, что у изделий из крупных материалов (например, чугуна) вызывает появление трещин и приводит в конечном смете к поломке изделия в зонах приложени0 усилий. В этом способе наблюдается частичное упроч -е--.е только в процессе г. с - и , при-.с- щий эффект действует телtне Hoi нажимного блока.

Цель изобретен;-я состоит нии качеств- упрочнен./г хрупких мате-нзлг-Е зг с-1

.- -РОЧНЯЮсо сторов повыие- ::пий из клочеНИР, изгиба. Цель поел .-аетсг; т---, что е способе упссч- ен-.чя ;лс- ет о вале, при котсрог- вала устанавливают между опорнь:м и нажим- ым блоками и прикладывают к ней статическую нагрузку через на.---ной блек, указанные усилия прикладывает со стороны инден- торов наживного и опорного блоков на участках сопряжения ейк,- коленчатого вала с галтелями.

В устройстве для упрочнения коленчатого вала, содержащем опорный блок и нажимной блок, связанный с нажимной плитой и имеющий площадки приложения нагрузки и инденторы, между которыми в теле нажимного блока выполнен паз, опорный блок выполнен с площадками приложения усилий, пазом

0

5

0

45

0

55

. и-.,е-- ;-.-,.. идентично нажимному б ло- таяние мёпду инденторам.и опорного блока разно расстоянию между инд.--1то эмп нажимного блока. При этом опорный и нажимной блоки связаны соответственно с опорной и нажимной пинтами, соединенными между собой направляющими.

Разм- ение упрочняемой шейки не- врацаюцегося вала между опорным и нажимным блоками с одинаковыми по профилю и размерам инденторами, устанавливаемыми строго один против другого, и приложение к ней разовых статических усилий ( т) от пресса через инденторы нажимного и опорного блоков на участках сопряжения шейки вала с галтелями создают с противоположных сторон шейки условия нагружения и пластические деформации,равные по величине.

При приложении больших статических нагрузок на шейке вала вблизи галтелей под инденторами нажимного и опорного блоков возникают пластические деформации, при которых происходит . сдвиг верхних слоев металла и образу- ется обширная зона остаточных напряжений сжатия, распространяющаяся на галтель и щеку кривошипа коленчатого вала. Эта зона может быть целенаправленно смещена в зависимости от места упрочнения путем применения устройст зй , передающего прикладываемые усилия в определенное паг рзвлении.

,ЛР смещения и распространения зон упрочнения вне инденторов, расстояние екду площадками приложения нагрузки спорного и наиимного блоков выполнено , - , ч г- расстояние кеж- Ј.у и--д€-гтсре -ч v; блоков, для распространения зоны сомнения на участка -, ме.жду инденторо .4 расстояние мевду укёзснным.и площадками приложения нагрузки выполнено большим рас- стсчнчя между и денторами.

Испытания разработанного способа упрочнения проводились на чугунных олен-Т:Тых валах, у которых упрочнению подвергались наиболее слабые участки шеек вала вблизи галтелей (прикладываемые усилия - 20-60 т).Выносливость упрочненных элементов коленчатых валов возросла в несколько раз.

Способ осуществляют следующим образом.

и. ечку вала устанавлиг-эот н;, инден- торь спорного блока, имеющие профиль рабочей масти, подобный валз и расположенные вблизи галтеле.1, на участках сопряжения галтелей с шейкой вала. На упрочняемый участок шейки вала устанавливают нажимной блок с инденторами, аналогичными по профилю и размерам инденторам опсрнсгс блока. К нажимному блоку через нажимную плиту прикладывают однократное статическое усилие ( т). Инден- торы нажимного блока располагают строго против инденторов опорного блока, создавая при приложении статической нагрузки от пресса (не показан) условия, при которых возникающие реакции и деформации под опорным блоком равны и противоположно направлены прикладываемым усилиям.

На фиг.1 показана схема распределения усилий и реакций опоры; на фиг.2 - устройство для реализации способа упрочнения изделий, упрочнение вне зоны инденторов; на фиг.З - то же поперечный разрез; на фиг. - то же, упрочнение в зсме между инденторами.

Устройство для упрочнения коленчатых валов содержит опорный блок 1 с инденторами 2, контактирующий своими выступами 3 с опорной плитой Ц и имеющий площадки 5 приложения нагрузки, s нажимной блок 6 с аналогичными инде тсрэми 7 и Рлсцадками -; г р,-,1 лужения г z , 2 и , контактирующими Высту- пами 8 с пёжимной плитой 1C. Ј теле блоков 1 и 6 инденторами вы- пазы 1 и 12. Инденторы 2 и / онт ктHCVCT изделием (L: вала) 13 с -ротиЕСпсложных сторон упрочняемого . плита 1C связка с a-icp r плитс ь -с помо- ши направляющих 1м, выполненных в виде стержней .

Расстояние между площадками 5 при- локенк. усилия опорнс о блока 1 выполнено меньшим расстояния между инденторами 2 этого блока. Аналогично, расстояние ме«ду площадками 3 нажимного блока 6 меньие расстояния между инденторами 7.

Устройство работает следующим образом .

Усилие Р от пресса (не показан) через нажимную плиту 10, нажимной блок и инденторы 7 передается на упрочняемый участок изделия 13, создавая с одной его стороны под инденторами 7

пли с ; LJ:: - . , г.г .г.г :о- L. с зоны. С проывсг. стороны ил упрочняемом ияст- изделия 13, контактирующем с .-« ечтог. 2 опорного блока, связанного с опорной плитой , возникают реакции опоры, равные по величине

;ил. ям, прикладывае

мым к инденторам 7, но противоположис направленные, поскольку инденторы 2 и 7 расположены строго один против другого. В результате этого под инденторами 2 на поверхности изделия 13 также возникают пластические

деформации с зонами сжатия, и шейка вала упрочняется с противоположных сторон.

Благодаря наличию пазов 11 и 12 соответственно опорного 1 и нажимного 6 блоков, а также разности расстояний между площадками приложения усилий и между инденторами указанных блоков, одноименные инденторы 2 и 7 расходятся между собой, вызывая этим образование зон остаточных напряжений на участках вне указанных инденторов .

Так как усилиям, действующим на уточняемый участок изделия 13 со стороны нажимного блока 6, равны, то противоположно направлены реакции со стороны инденторов 2 опорного блока 1, упрочняемый участок изделия не изги- С Эется. Это повышает ка-сстьо упрочс. не1-.-:.7;, сохраняя при этой г ямолинейи С7ь упрочняемого yi-iJ TK.i.

Опорный бло.-г 15 имеет площадки 16 Р.Г передачи усилия от опасной плиты 17 и индентсгы Ь. Нажимной блок 19

То-: Ј; Hf CCT анЈ -..r;---t;e ЛЛО .,аДКИ 20,

Бсспри имаю-цив ус.. - от ;-а +имчой . .

Г,Л--71: 2., И HH O-T-PL 22. С- JTCM - т ;. -. ч5 . Г. ;: :-г:: г ;т на уп

0

po H-est; - участей - с п

5 :

СТОРОН ВГ-Г З.

спорны

гивополож- 15, так

и ., мной 19 бл1:-:- имеют пазы 2 г. 25 соответстБсннс, ре-с-сложенные i мекду соответствующими инпенторами. Нажимная 21 и cr-op-ая 7 плиты связа- нь: собой напрбгляюциуи стержнями 12 (Сиг . ) .

Работа устройства по второму вари- анту (фиг.А) аналогична работе по первому варианту (inir,2), однако за счет иного расположения площадок 1б и 20 приложения усилия нахимного 19 и опорного 15 блоков, при котором расстояние между упомянутыми площадками больше расстояния между индентсрами 18

и 22, и наличия пазов и 25 соотвественно в опорном 15 и нажимном 19 бликах, инденторы при приложении нагрузки сходятся, сдвигая зоны остаточных напряжений в сторону галтелей вала 23, в зону между инденторами.

Формула изобретения

1 . Способ упрочнения коленчатого вала, при котором шейку вала устанавливают между опорным и нажимным блоками и прикладывают к ней статическую нагрузку через нажимной блок, отличающийся 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 галтелями.

2. Устройство для упрочнения коленчатого вала, содержащее опорный и нажимной блоки, при этом нажимной блок связан с нажимной плитой и имее площадки приложения нагрузки и ин

5

0

5

денторы, между которыми в теле этого блока :.ог1нен паз, отличающееся тем, что, с целью повышения качества упрочнения, опорный блок выполнен идентичным нажимному блоку, с- инденторами, расстояние межд., которыми равно расстоянию инденторами нажимного блока, и аязан с опорной плитой, соединенной направляющими стержнями с нажимной П/иТОЙз

3. Устройство по п.2, отличающее ся тем, что, с целью обеспечения упрочнения участков вала, расположенных вне инденторов, расстояние между площадками приложения нагрузки каждого из упомянутых блоков меньше расстояния между инденторами этих же блоков.

Ь. Устройство по п.2, отличающееся тем, что, с целью обеспечения упрочнения участков вала, расположенных между инденторами, расстояние между площадками приложения нагрузки каждого из упомянутых блоков больше расстояния между инденторами этих же блоков.

30

Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается уп- ромнения изделий, в маетности шеек коленчатых валов. Цель изобретения - повышение качества упрочнения. Достигается тем, что шейку вала устанавливают между опорным и нажимным блоками и прикладывают к ней статическую нагрузку через нажимной блок , одновременно со стороны нажимного и опорного блоков. Устройство содержит инденторы опорного блока, имеющие профиль, аналогичный профилю шейки коленчатого вала, и контактирующие с изделием на участках сопряжения шейки вала с галтелями, нажимной блок с инденторами, идентичными по профилю и размерам инденторам опорного блока, и нажимную плиту„ Расстояние между площадками приложения нагрузки каждого блока меньше или больше расстояния между инденторами этих же блоков, чте позволяет уменьшить или исключить прогиб изделия о 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил. Л

агс

LA

-Т ОО

--D

о

Г-

ОО СП rsj

го

LT5 СО

Г)СГЭ

0x1

ил

-т

ОО

чО о г SSSSS; Х.ч

$/. 4