Способ упрочнения отверстий в металлических деталях Советский патент 1993 года по МПК B21J5/00 

Изобретение относится к технологии машиностроения, з частности к способам холодной упрочняющей обработки давлением металлических деталей с отверстиями, и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении и т.д.

Целью изобретения является повышение эффективности холодного пластического деформационного упрочнения.

На чертеже приведена схема последовательного осуществления способа упрочнения отверстий в металлических деталях.

Способ упрочненил отверстий в метал1 лическ х деталях сложной формы состоит из следующих действий (фиг. 1):

I) производят разметку контура фдсок отверстия на поверхности детали;

II) смазывают фиксирующие поверхности. Места смазки показаны стрелками;

III) базируют фиксирующие поверхности с двух сторон к металлической детали, используя разметку контура фасок;

IV) обжимают деталь фиксирующими поверхностями. Направление усилий обжатия показано длинными стрелками;

V) осуществляют локальную пластическую деформацию шириной В. D- DI + 2Н на глубину t б с обьемом вытесненного

00

о

о ел о

со

Л Dz n D

д . Направлеметалла VQ 4 -диие усилий деформирования показано роткими стрелками;

коVf) выдерживают конечную фазу локального пластического деформирования под

-г А нагрузкой R течение времени Т

VI) прекращают локальное пластическое деформирование;

VIII) отводят от детали фиксирующие поверхности;

IX) изготавливают отверстие механическим путем,

Пример. Устройство для упрочнения отверстий в металлических деталях сложной формы состоит из двух прижимных элементов и двух пуансонов.

В-каждом прижимном элементе имеется одно направляющее отверстие, по форме повторяющее очертание кромок упрочняемого отверстия, в котором имеются фаски и участки цилиндрической поверхности отверстия, которые примыкают к фаскам и являются, как и фаски, наиболее слабыми по усталостной прочности местами кромок отверстия. .

Рабочая часть-каждого пуансона состоит из последовательно расположенных вдоль продольной его оси, начиная от опорной части четырех участков: примыкающего к опорной части - конической формы (высотой |ц), среднего - цилиндрической формы (высотой ha), промежуточного - конической формы (высотой Ьз) и примыкающего к торцовой части - конической формы (высотой гм), а центральное отверстие в каждом пуансоне выполнено диаметром, определяемым выражением

01-- 4ДС

2А

Работа устройства для упрочнения кр,р- мок отверстий п детали происходит следующим образом.

Произведя разметку контура фасок отверстия на поверхности детали осуществляют смазку тех участков фиксирующих поверхностей, которые будут находиться в контакте с деталью. Между фиксирующими поверхностями прижимных элементов устанавливают деталь, базируют прижимные элементы с двух сторон к металлической детали, используя разметку контура фасок, и проводят обжим обрабатываемой детали указанными фиксирующими- поверхностями. Локальное пластическое деформирование осуществляют на участках детали шириной В D - DI + 2Н на глубину t д с объемом вытесненного металла

Ve

ЛГО2 7Г02

При выдерживании под максимальной нагрузкой в течение времени Т т конечной фазы локального пластического деформирования происходит выдавливание дислокаций из тех, всесторонне сжатых объемов металла детали, которые примыкают на расстоянии Д к фаске и цилиндрическому участку, которые являются наиболее сла0 быми по усталостной прочности местами кромок отверстия. В конечной стадии локального пластического, деформирования участок рабочей части пуансона, примыкающий к торцевой части, отформовывает тон5 кую (в виде фольги с наибольшей толщиной 2h) перемычку металла детали в форме кольца с внутренним диаметром DI и внешним диаметром DI + 2H, которая располагается между двумя пуансонами, вошедшими п

0 соприкосновение друг с другом по линии окружности диаметром DL

Указанная фольгообразная перемычка предотвращает выпучивание и коробление тонких деталей при упрочнении в нихогвер5 стай, диаметр которых в п раз (п 15) превышает толщину детали.

.Ф о р м ула изобретения .. Способ упрочнения отверстий в ме0 тэллических деталях сложной формы, включающий базирование фиксирующих . поверхностей прижимных элементов по разметке контура фасок отверстий обрабатываемой детали с их подводом с двух сто5 рон к обрабатываемой детали и проведение локального пластического деформирования, отведение фиксирующих поверхностей и изготовление отверстий механическим путем , о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью

0 повышения эффективности холодного пластического деформационного упрочнения, перед подводом фиксирующие поверхности прижимных элементов смазывают, перед проведением локального пластического де5 формирования проводят обжим обрабатываемой детали указанными фиксирующими поверхностями, а локальное пластическое деформирование осуществляют пуансонами с центральными отверстиями научастках

0 детали ш риной

B D-Di + 2H,

где D - диаметр отверстия в детали; 5 DI - диаметр центрального отверстия в пуансоне;

. . . Н - ширина фаски на кромке отверстия , в дзтали;

на глубину t д , где д - толщина детали, с объемом вытесненного металла

VB (

Л Dx Я D

о.

4 р., 1 ( ОаК-| -бЬ.2 т „,„

где (Еев.))-диаметр фиктивного отоорстил, увеличение которого до величины D эквивалентно, по упрочняющему эффекту, проведению локального пластического деформирова.ния;

оъ и ее - предел прочности металла детали на разрыв и соответствующая ему деформация;

Оо.2 и Е - предел пропорциональности металла детали и его модуль упругости соответственно.

Гл о

-- К 1 - коэффициент, зэвися- с/ь

щий от допустимого размера пластической зоны;

Ki - коэффициент, определяемый при заданном К с использованием диаграммы деформирования образцов из металла детали (при растяжении);

Ео,2 деформация, соответствующая напряжению Ј 0.2, после чего выдерживают конечную фазу локального пластического деформирования под нагрузкой в течение времени Т Л /W, где А- толщина слоя металла вокруг упрочняемых кромок, из которого необходимо выдавить дислокации в конечной фазе локального пластического деформирования;

W - скорость движения дислокаций в металле детали,

при комнатной температуре, при этом рабочая часть каждого пуансона состоит из последовательно расположенных вдоль продольной его оси, начиная от опорной части четырех участков: примыкающего к опорной части - конической формы, среднего - цилиндрической формы, промежуточного - конической формы и примыкающего к торцевой части - конической формы, а центральное отверстие о каждом пуансоне выполнено диаметром, определяемым следующим выражением;

Di

-Б -У Б2 -2АС 2А

где A -|(h1-t-h2+)

ГС

Б (h3+h4) ,

г ц л:02 , hi гл(0+2Н)2 лО2 , , C hl-3T +Т --4-- +

+ h2 r+fH2-h3+fD2-h3-f

i u г u 1 A я®% + 2Hih4-2 5()

hi, ha, Из, h4 высоты примыкающего к опорной части, среднего, промежуточного и примыкающего к торцовой части участков рабочей части пуансона соответственно; ор,2 D yDgz 2Е

Hi I (JL)2

I

ширина примыкающего к торцовой части участка рабочей части пуансона, D - диаметр отверстия в детали; Н - ширина фаски на кромке отверстия в детали;

д --толщина детали;

п -г. г 1 /-flbKi -00.2ч-, „ „„

W-oo,2) диа метр фиктивного отверстия, увеличение ко- торого до величины D эквивалентно по упрочняющему эффекту проведению локального пластического деформирования;

7 о,2, Е - предел пропорциональности металла детали и его модуль упругости соот- ветственно;

OB, Ј& предел прочности металла детали на разрыв и соответствующая ему деформация;

ЈQ 2

Јft :Ј К 1 - коэффициент, зависящий от допустимого размера пластической зоны; Ki - коэффициент, определяемый при заданном К с использованием диаграммы деформирования образца из металла дета- ли (при растяжении);

Јо,2 деформация, соответствующая напряжению (7о,2;

Опл диаметр пластической зоны, наводимой вокруг отверстия; у-коэффициент Пуассона;

ог напряжение, с которым прижимные элементы вдавливаются в деталь.

Сущность изобретения: способ упрочнения отверстий в металлических деталях включает базирование фиксирующих поверхностей прижимных элементов по разметке контура фасок отверстий обрабатываемой детали с их подводом с двух сторон к обрабатываемой детали и проведение локального пластического деформирования, отведение фиксирующих поверхностей и изготовление отверстий механическим путем. Предварительно фиксирующие поверхности прижимных элементов смазывают. Перед проведением локального пластического деформирования проводят обжим обрабатываемой детали фиксирующими поверхностями. Локальное пластическое деформирование осуществляют пуансонами с центральными отверстиями на участках детали заданной ширины. Пуансоны имеют рабочие части, образованные последовательно расположенными вдоль их осей участками: конической формы, цилиндрической формы, конической формы и конической формы с разными углами при вершинах отверстия в пуансонах выполнены заданного диаметра. 1 ил,