Способ упрочнения изделий переменного по их длине сечения Советский патент 1981 года по МПК C21D7/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначается для упрочнения термообработанных деталей переменного по их длине сечения. Известен способ упрочнения стальных изделий закалкой с отпуском и последующим деформированием гищ)оэкструзией {1. Недостатком способа является его щжменимость только для упрочнения изделий постоянного по их длине сечения. Известен также способ для упрочнения изделий переменного по их длине сечения с огаошеиием диаметра головки ( ) Диаметру стержня (d(f) менышш или равным 1,. В зтом способе производят упрючняющую про катку участков заготовки парой неприводаых калиброванных роликов; осуществляя поворот изделия после кяждого двойного возвратнопоступательного хода вокруг продольной оси и автоматически изменяя ее хода в соответствии с удлинением обрабатываемого участка. После упрочняющей прокатки изделия подвергают низкотемпературному старению 2. Однако при прокатке галтельного участка изделий с отношениемйг 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 степенью деформации 0,5-1,0% термообработанных деталей переменного по их дпине сечения с oTHomeHneM8jf{LJ,3-J,5, которая совместно с последующим низкотемпературным старением повышает прочностные характеристики деталей. Упрочняющую про- катку производят в следующей последовательности СзЛ. Устанавливают на станок галтельные ролики, которые затем вдавливают на стержне вала у одной из головок, отступая от места перехода галтели к стержню 10-15 мм, после чего вал проталкивают до выхода шлицев на галтельный участок. Затем ролики разводят, вал возвращают в исходное поло3жение (момент первоначального вдавливания роликов) и после его поворота на определенный программой обработки угол щкл повторяют. За 8 двойных ходов производится упрочнение одной галтели. В той же последовательности производят упрочнение второй галтели. Затем производят переналадку станка (либо эту операцию можно производить на втором станке), устанавливая стержневые ролики, которые вдавливают в месте сопряжения галтели со стержнем у одной из головок вала и производят проталкивание по следаего до места сопряжения галтели со стержнем второй головки. После этого ролик разводят, вал возвращают в исходное положе ние 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 изделия с приложением радиальных усилий, с поворотом изделия вокруг продол ной оси и изменением величины её хода в соответствии с удлинением обрабатываемого участка и последуюгцее низкотемпературное старение, прокатку изделия начинают на галтельном участке одной из головок в момен начала обжатия галтельного участка головки изделия, прикладывают осевое усилие подпора Р. , величину которого определяют из соотношения ,, где радиальное усилие на ролики, кгс; (j - угол, образованный касательной к галтельному участку в точке начала упрочнения и горизонтальной осью, град; Vt - количество роликов. К другой головке прикладывают усилие проталкивания Р, величину которого определяют из соотношения I 3ст 1° Р 1--И5 5/ (, где dcT диаметр стержня изделия, мм; длина дуги контакта ролика с изделием, мм; интенсивность напряжений, опре ляемая по кривой деформационного упрочнения для данной марки стали, кгс/мм ; вертикальная проекция площади контакта ролика с изделием, м количество роликов. При достижении роликами места согфяжения галтели со стержневой частью изделия усилие подпора снимают и изделие проталки вают через калибр роликов до выхода шлицев на галтельный участок. Далее ролики разводят и изделие поворачивают на угол, определяемый программой обработки. На заканчивается первый ход упрочняющей прокатки. Второй и последующие 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 являются рабочими. Для выполнения операции упрочняющей прокатки стержня и галтелей изделия за один проход одним комплектом роликов профиль последних выполняют в виде трех дуг окружностей, соединенных касательными, причем средняя дуга образована окружностью радиусом (l,0 - ,1)Яст(Лсгг- радиус стержня изделия) и ограничена центральным углом 40-60°, а крайние образованы окружностью радиусо1у1 (1,3-1,4) RCT ограничены центральными углами, равными половине величины центрального угла средней дуги. Радиус средней дуги (1,0-1,1) , ограниченной центральным углом 40-60°, определяют экспериментально в результате работ по упрочняющей прокатке торсионных валов различных типоразмеров. При значении центрального угла менее 40 после упрочняющей прокатки снижается долговечность получаемых валов., при значении центрального угла более 60° ухудшается качество обработки галтели, так как на ней образуется огранка. двух крайних дуг R (1,3-l,4)Rj.., ограниченных центральным углом, равным половине центрального угла средней дуги, выбран из условия упрочнения всего периметра галтельного участка за то же количество ходов прокатки, что и при упрочнении стерж-, ня. При мечьщем значении указанного угла остаются необработанные участки на галтелях валов, при большем значении данного угла уве;;ичивается огранка получаемого галтельного участка. Применение предлагаемого способа позволяет за одну операцию упрочнять стержень и галтели изделий переменного по их длине сечения и исключить зоны Повторного упрочнения. Это позволяет повысить производительность процесса и улучшить качество получаемых изделий. На фиг. 1 показано начало упрочнения галтельного участка в момент вдавливания роликов с приложением усилий подпора и проталкивания; на фиг. 2 - конечный этап упрочнения галтельного участка головки в момент снятия усилия подпора; на фиг. 3 упрочнение сгсржнового и галтельного участков изделия под воздействием осевого прота кивающего усилия; на фиг. 4 - разведение роликов и поворот изделия на угол, определяемый программой обработки; на фиг. 5 - упрочнение стержневой части вала и профиль ручья рабочих роликов: на фиг. 6 - упрочнение галтелей вала и профиль ручья рабочих роликов. Пример. Требуется произвести упроч няющую прокатку торсионного вала с относительной степенью деформации 0,5%, изготовленного из стали 45ХН2МФА-Ц1, термооб работанного на структуру мертенсита и имеющего следующие геометрические размеры: Диаметр стержня, dcT., мм47,0 ± 0,4 Наружный диаметр67,0 и 62,0 щлицевых головок,-0,2 -0,2 Длина вала, L, мм23 О UO Исходя из геометрических размеров sajia, пр филируют ручей рабочего ролика: Рациус средней дуги RI 26 мм; Центральный угол, ограничивающий дугу радиуса R jf -50°; Радиус двух Крайних дуг R2 32 мм; Центральный угол, ограничивающий крайнюю дугу радиуса Rj, Ч- 25°; Из выщеуказанных соотнощений определяют усилие подпора В и осевое усилие проталкива ния Р2 Исходные данные для расчета: Радиальное усиление тс; Угол, образованный касательной к галтельному участку в точке начала упрочнения и горизонтальной осью, oL - 20°; Количество роликов, п 2; Диаметр стержня мм; Длина дуги контакта ролика с изделием о. 10 мм; Интенсивность напряжений O. кгс/мм (при относительной степени деформации 0,5%) Вертикальная проекция площадки контакта ролика с изделием 5у-5,0 мм --50,4 тс Рд-- l,155/dcTiyO,4 -б; 5v;Vl-3,8 тс Прокатку производят при следующих реж мах: Радиальное усилие, тс70 Осевое усилие подпора, тс 50,4 Осевое усилие проталкивания, тс3,8 Скорость проталкивания вала, м/мин5 86 Число ходов.8 Программа поворотов вала, град. 0;90; 45; 90; 22,5; 90; 45; 90. Упрочняющую прокатку производят в еледующей последовательности. Торсионный вал закрепляют за щлицевые головки в цангах бабок продольного хода станка. Профильные ролики 1 начинают обжимать с усилием -70 тс галтельный участок у головки 2. Одновременно к головке 2 прикладывают усилие подпора 50,4 тс, к головке 3 - осевое проталкивающее усилие Р.-3,8 тс (фиг. 1). В момент достижения роликами места сопряжения галтели со стержнем 4 усилие подпора Р снимают (фиг.2) и вал проталкивают через калнбр, образованный профильными роликами, до галтельного участка головки 3 с усилием Р s 3,8 тс (фиг. 3), Затем ролики разводят, вал поворачивают на угол 90° и цикл повторяют в обратном направлении, вдавливая ролики ни галтельном участке головки 3. За 8 рабочих ходов упрочняющей прокатки с поворотами вала по Программе 0°-90°-45°-90°-22,3°- -90 -45°-90° упрочняют стержень и галтель торсионного вала. После операции упрочняющей прокатки производят старение при 150° С с выдержкой 3 ч. Использование предлагаемого способа позволяет ликвидировать переходные зоны с двойным упрочнением, что повышает надежность и качество торсионных валов при зксплуатацим. Формула изобретения Способ упрочнения изделий переменного по их длине сечения, включающий холодную прокатку 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, отличающийся 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 ,,.-M где радиальное усилие на ролики, кгс; угол, образованный касательной к оС галтельному у астку в точке качала упрочнения и горизонтальной осью, град; n - количество роликов, после чего прикладывают к другой головке усилие проталкивания, равное I dcT |0 РаН,155/-) ., диаметр стержня изделия, мм; гдеЗ удлина дуги контакта ролика с делием, мм; 0. - интенсивность напряжений, определя . емая по кривой дефррмадаонного упрочнения для данной марки -стали, кгс/мм; 5 - вертикальная проекция площади ко такта ролика с изделием, мм, а 1Ч)И достижении места сопряжения галтели со стержневой частью изделия усилие подпо снимают и прокатку производят только под действием усилия проталкивания, причем по 8 рот изделия производят после каждого рабоче го хода, а прокатку осуществляют в кагойрованных роликах, ручей каждого из образован. 3-мя рутами окружностей соединенными касательными, нри зтом средняя цуп образована окружностью радауеом R,-{l,O-(,l)RcT где Ягт стержня изделия, и ограничена центральным углом 40-60°, а крайние образованы окру51аюст1 ю радиусом R,j-{l,,40),где радиус стержня изделия, мм, и ограничены центральным углом, равным половине величишл центрального угла средней дуги. Источники информации, принятые во внимание, при зкспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 223124, кл. С 21 1/78, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР (Р 188454, кл, В 21 Н 8/00, 1962. 3.Авторское свидетельство СССР N 553053, кл. В 21 Н 8/00, 1975.

(риг. f

fy

dcm

2 ir(риг. 2

(риг.З