Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2462327

(19)

RU

(11)

2462327

(13)

C2

(51) МПК B21H1/22 (2006.01)

B24B39/02 (2006.01)

C21D7/04 (2006.01)

B82B3/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.09.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2010153917/02, 27.12.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

27.12.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 27.12.2010

(45) Опубликовано: 27.09.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2320443 С1, 27.03.2008. SU 1551527 А1, 23.03.1990. RU 2101119 C1, 10.01.1998. US 2002121020 А1, 05.09.2002.

Адрес для переписки:

302020, г.Орел, Наугорское ш., 29, Орловский государственный технический университет (ОрелГТУ)

(72) Автор(ы):

Голенков Вячеслав Александрович (RU),

Радченко Сергей Юрьевич (RU),

Грядунов Игорь Михайлович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВТУЛОК С ГРАДИЕНТНО-УПРОЧНЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам получения металлических втулок. Осуществляют фиксацию торцов заготовки. Осуществляют обработку внутренней поверхности заготовки путем обкатывания заглаживающими и деформирующими роликами. Используют деформирующие ролики, имеющие участок большего диаметра. Обкатывание упомянутыми роликами осуществляют посредством их возвратно-поступательного перемещения в направлении оси отверстия заготовки. При этом заготовку помещают в контейнер, посредством которого фиксируют ее наружную боковую поверхность. В результате создается субмикро- и нанокристаллическая структура на поверхности заготовки и обеспечивается упрочнение по всему сечению заготовки. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам получения металлических втулок.

Известен способ получения металлических втулок, заключающийся в получении полой заготовки и последующей обработке наружной поверхности обкаткой в роликовой матрице с фиксацией торцов заготовки [Патент RU 2340423, МПК В21Н 1/22, В82В 3/00].

Однако известный способ имеет следующий недостаток: невозможность обработки внутренней поверхности металлических втулок.

Известен способ обработки металлических втулок, заключающийся в одновременной обработке внутренней и наружной поверхностей полой заготовки. Внутреннюю поверхность обрабатывают многократным возвратно-поступательным осевым перемещением раздающего пуансона. Обработку наружной поверхности осуществляют обкаткой в роликовой матрице с фиксацией торцов заготовки и с обжимом последней [Патент RU 2320443, МПК В21D 51/02, С21D 7/04, С22F 1/00, В82В 3/00].

Однако известный способ имеет следующий недостаток: наличие больших сил трения скольжения в зоне контакта заготовки и инструмента и, как следствие, большие потребные силы обработки и смещение масс металла к краям заготовки, что может привести к значительному искажению формы исходной заготовки; незначительная глубина упрочненного слоя и, как следствие, значительные межфазные напряжения между упрочненным и неупрочненным слоем, это в свою очередь ведет к отшелушиванию металла в процессе эксплуатации изделия.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении механических свойств втулок путем создания градиентного упрочнения по сечению изделия.

Это достигается тем, что в способе получения металлических втулок с градиентно-упрочненной структурой, заключающемся в получении заготовки и последующей обработке ее внутренней поверхности, в отличие от прототипа обработку внутренней поверхности осуществляют обкатыванием одним или более заглаживающими роликами и деформирующими роликами, имеющими участок большего диаметра, совершающими при этом возвратно-поступательные перемещения в направлении оси отверстия заготовки, при этом наружную боковую поверхность заготовки фиксируют контейнером.

Способ позволяет получить металлические втулки с оптимальным сочетанием механических свойств на внутренней поверхности и градиентное упрочнение по толщине сечения изделия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема, характеризующая способ получения металлических втулок с градиентно-упрочненной структурой.

Способ осуществляют следующим образом. Заготовку 1 помещают в контейнер 2, при этом заготовка фиксируется от осевого перемещения упором 3 и прижимом 4 с силой Р пр , затем в полость заготовки вводят ролики 5, один или более из которых имеет участок большего диаметра 6, после чего ролики поджимают к обрабатываемой поверхности с силой Р p и сообщают крутящий момент М кр . Внутренняя поверхность формируется многократным возвратно-поступательным осевым перемещением роликов со скоростью V oc , после чего ролики отводят от обрабатываемой поверхности и выводят из зоны обработки, отводят прижим и извлекают готовое изделие.

При обработке в заготовке возникает локальная зона деформации раздачи вблизи раздающего пояска на деформирующем ролике. Так как поясок имеет скругленную форму, то металл раздается в стороны, и возникают осевые растягивающие деформации в условиях всестороннего сжатия. В месте контакта внутренней поверхности заготовки с заглаживающими роликами возникают ограниченные пятном контакта зоны обжима, т.е. зоны деформации противоположного знака, при этом напряженное состояние в них характеризуется существенной отрицательной гидростатической составляющей, и вытесненный объем металла закатывается обратно. Подобное напряженное состояние способствует существенному повышению ресурса пластичности материала, а накопление знакопеременных деформаций, при совершении нескольких циклов возвратно-поступательных движений - измельчению зерна и формированию градиентной от внутренней поверхности заготовки субмикро-, а при совершении большего числа циклов - наноструктуры материала вблизи внутренней поверхности изделия и, как следствие, градиентного по сечению упрочнения.

Пример. Брали полую литую заготовку с наружным диаметром 45 мм, толщиной стенки 7,5 мм и высотой 80 мм, помещали на позицию обработки, фиксировали ее торцы. Затем вводили ролики и сообщали крутящий момент М кр . Одновременно внутреннюю поверхность формировали обкатыванием двумя роликами, имеющими гладкую поверхность, и одним роликом, имеющим участок большего диаметра полукруглого сечения с радиусом 1 мм. Во время обработки к роликам прикладывали силу Р р =20 кН и сообщали при этом возвратно-поступательное перемещение в направлении оси отверстия. После завершения обработки все элементы возвращали в исходное состояние и удаляли готовую втулку с позиции обработки.

В результате получали втулку с повышенными механическими свойствами, наблюдали градиентную от внутренней поверхности субмикро- и нанокристаллическую структуру. Шероховатость поверхности соответствовала техническим требованиям к данному изделию.

Способ позволяет получить металлические втулки с оптимальным сочетанием механических свойств на внутренней поверхности и градиентное упрочнение по толщине сечения изделия.

Формула изобретения

Способ получения металлических втулок с градиентно-упрочненной структурой, включающий получение заготовки и последующую обработку ее внутренней поверхности с фиксацией торцов заготовки, отличающийся тем, что обработку внутренней поверхности заготовки осуществляют обкатыванием одним или более заглаживающими роликами и деформирующими роликами, имеющими участок большего диаметра, совершающими при этом возвратно-поступательные перемещения в направлении оси отверстия заготовки, при этом заготовку помещают в контейнер, посредством которого фиксируют ее наружную боковую поверхность.

РИСУНКИ