RU2560900C1 - Method of steel plates strengthening - Google Patents
Method of steel plates strengthening Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560900C1 RU2560900C1 RU2014111389/02A RU2014111389A RU2560900C1 RU 2560900 C1 RU2560900 C1 RU 2560900C1 RU 2014111389/02 A RU2014111389/02 A RU 2014111389/02A RU 2014111389 A RU2014111389 A RU 2014111389A RU 2560900 C1 RU2560900 C1 RU 2560900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel plate
- shot
- grit
- initial
- steel
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 79
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 39
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 3
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам поверхностного пластического деформирования (ППД) деталей дробью для повышения их долговечности при работе в условиях воздействия переменных нагрузок.The invention relates to mechanical engineering, in particular to methods of surface plastic deformation (PPD) of parts with a fraction to increase their durability when working under conditions of exposure to variable loads.
Известен способ упрочнения деталей дробью (Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей машин поверхностным пластическим деформированием. Справочник. - М.: Машиностроение, 1987. - 328 с., стр.249-250), заключающийся в том, что предварительно упрочняют дробью заданного диаметра 5…6 партий вспомогательных пластин (по 4 пластины в каждой партии) при разных скоростях полета дроби и времени обработки, измеряют стрелу прогиба пластин, определяют оптимальное время обработки, после которого прогиб практически не увеличивается, обрабатывают дробью с установленным оптимальным временем основные пластины.A known method of hardening parts by shot (Odintsov L.G. Hardening and finishing of machine parts by surface plastic deformation. Handbook. - M .: Mashinostroenie, 1987. - 328 p., Pp. 249-250), which consists in the fact that they are preliminarily strengthened by shot a given diameter of 5 ... 6 batches of auxiliary plates (4 plates in each batch) at different flight speeds of the shot and processing time, measure the deflection of the plates, determine the optimal processing time, after which the deflection practically does not increase, process the shot with the setting nym optimum time the main plate.
Недостатком данного способа является то, что найденный экспериментальным путем режим упрочнения оказывается справедливым только для конкретного материала пластины и не может быть распространен на пластины с иными прочностными характеристиками материала. Кроме того, получение максимального прогиба пластины приводит к возникновению под поверхностным упрочненным слоем больших по величине растягивающих остаточных напряжений, которые способствуют снижению долговечности пластины при ее работе в условиях воздействия переменных нагрузок.The disadvantage of this method is that the experimentally found hardening mode is valid only for a particular plate material and cannot be extended to plates with other strength characteristics of the material. In addition, obtaining the maximum deflection of the plate leads to the appearance of large tensile residual stresses under the surface hardened layer, which contribute to a decrease in the durability of the plate during its operation under the influence of variable loads.
Наиболее близким по технической сущности является способ упрочнения стальных пластин (патент РФ 2156683, В24С 1/00, C21D 7/06, заявлен 29.12.1998, опубликован 27.09.2000. Бюл. №27), заключающийся в том, что стальную пластину последовательно обрабатывают крупной и мелкой дробью, при этом первоначальную стадию упрочнения проводят путем обработки крупной дробью с диаметром 2,0…3,0 мм с получением заданной интенсивности пластической деформации в центре отпечатков, равной предельной равномерной деформации упрочняемого материала, и подвергают пластину однородному пластическому деформированию путем растяжения до величины остаточной деформации 0,5…1,0% с обеспечением снятия остаточных напряжений, а затем проводят вторичную стадию упрочнения мелкой дробью с диаметром 1,0…1,5 мм до получения интенсивности напряжений в центре отпечатка, равной пределу текучести упрочненного на первоначальной стадии материала пластины; при этом обработке подвергают пластины, работающие в условиях воздействия переменных нагрузок.The closest in technical essence is the method of hardening steel plates (RF patent 2156683, B24C 1/00, C21D 7/06, claimed December 29, 1998, published September 27, 2000. Bull. No. 27), which consists in the fact that the steel plate is sequentially processed coarse and fine fractions, while the initial stage of hardening is carried out by processing coarse fractions with a diameter of 2.0 ... 3.0 mm to obtain a given intensity of plastic deformation in the center of the prints, equal to the ultimate uniform deformation of the hardened material, and subject the plate to a uniform plastic deformation by stretching to a value of residual deformation of 0.5 ... 1.0% to ensure the removal of residual stresses, and then carry out the secondary stage of hardening with a fine shot with a diameter of 1.0 ... 1.5 mm to obtain a stress intensity in the center of the print equal to the limit the yield strength of the plate material hardened at the initial stage; during this treatment, plates are operated under conditions of exposure to variable loads.
Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет производить упрочнение однократной дробеобработкой (с использованием оптимальных параметров процесса упрочнения), которая обеспечила бы наибольшее повышение долговечности пластин, а предусматривает три различные стадии упрочнения стальных пластин. Это существенно снижает производительность процесса упрочнения и повышает временные, трудовые и материальные затраты.The disadvantage of this method is that it does not allow hardening by a single shot processing (using the optimal parameters of the hardening process), which would provide the greatest increase in the durability of the plates, and provides for three different stages of hardening of steel plates. This significantly reduces the productivity of the hardening process and increases the time, labor and material costs.
Таким образом, известные способы имеют низкий технический уровень, поскольку не позволяют с использованием однократной дробеобработки одновременно обеспечить оптимальные значения как интенсивности пластической деформации на поверхности пластины, так и толщины упрочненного поверхностного слоя.Thus, the known methods have a low technical level, because they do not allow using a single shot processing to simultaneously provide optimal values of both the intensity of plastic deformation on the surface of the plate and the thickness of the hardened surface layer.
В этой связи важнейшей задачей является создание нового способа упрочнения стальных пластин, который позволял бы при однократной дробеобработке стальной пластины одновременно обеспечить оптимальные значения как интенсивности пластической деформации на поверхности пластины, так и толщины упрочненного поверхностного слоя.In this regard, the most important task is to create a new method of hardening steel plates, which would allow for a single shot processing of a steel plate to simultaneously provide optimal values of both the intensity of plastic deformation on the plate surface and the thickness of the hardened surface layer.
Техническим результатом заявленного способа является создание новой существенно более производительной технологии упрочнения дробью стальных пластин, одновременно обеспечивающей при однократной дробеобработке оптимальные значения как интенсивности пластической деформации на поверхности пластины, так и толщины упрочненного поверхностного слоя, что позволяет обеспечить наибольшую долговечность упрочненной пластины, работающей в условиях воздействия переменных нагрузок. При этом, благодаря однократной обработке, существенно повышается производительность процесса упрочнения и снижаются затраты на ее проведение.The technical result of the claimed method is the creation of a new significantly more efficient technology for hardening steel plates with a shot, while at the same time providing a single shot processing, the optimal values are both the intensity of plastic deformation on the plate surface and the thickness of the hardened surface layer, which ensures the highest durability of the hardened plate working under exposure conditions variable loads. At the same time, thanks to a single treatment, the productivity of the hardening process is significantly increased and the cost of its implementation is reduced.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе упрочнения стальных пластин, при котором стальную пластину обрабатывают дробью с получением заданной интенсивности пластической деформации в центре отпечатков, равной предельной равномерной деформации εp упрочняемого материала, измеряют исходную статическую пластическую твердость НД материала стальной пластины, при этом измеряют плотность ρ материала дроби и динамический коэффициент η пластической твердости стальной пластины, по которым определяют необходимую начальную скорость удара дроби по стальной пластине по формулеThe specified technical result is achieved by the fact that in the method of hardening steel plates, in which the steel plate is treated with a shot to obtain a given intensity of plastic deformation in the center of the prints equal to the ultimate uniform deformation ε p of the hardened material, the initial static plastic hardness ND of the steel plate material is measured, while measure the density ρ of the material of the fraction and the dynamic coefficient η of the plastic hardness of the steel plate, which determine the necessary initial th shot impact speed of the steel plate by the formula
затем при найденной начальной скорости V удара дроби определяют коэффициент k восстановления скорости дроби при удареthen, with the found initial velocity V of the impact of the fraction, the coefficient k of restoration of the velocity of the fraction upon impact is determined
с последующим определением необходимого диаметра дробиwith the subsequent determination of the required diameter of the fraction
где εp - предельная равномерная деформация при растяжении материала стальной пластины,where ε p is the ultimate uniform strain under tension of the material of the steel plate,
НД - исходная статическая пластическая твердость материала стальной пластины,ND - the initial static plastic hardness of the material of the steel plate,
η - динамический коэффициент пластической твердости стальной пластины,η is the dynamic coefficient of plastic hardness of a steel plate,
D - диаметр дроби,D is the diameter of the fraction,
ρ - плотность материала дроби,ρ is the density of the material fraction,
V - начальная скорость удара дроби по стальной пластине,V is the initial impact velocity of the shot on the steel plate,
k - коэффициент восстановления скорости дроби при ее ударе,k is the coefficient of recovery of the speed of the fraction upon impact,
hs - толщина упрочненного слоя на поверхности стальной пластины.h s is the thickness of the hardened layer on the surface of the steel plate.
Существенным отличием предлагаемого способа является то, что измеряют плотность ρ материала дроби. Это позволяет при известных значениях интенсивности пластической деформации в центре отпечатков (в данном случае задаваемой равной предельной равномерной деформации εp упрочняемого материала) и исходной статической пластической твердости НД материала стальной пластины определить необходимую начальную скорость удара дроби по стальной пластине, которая обеспечивает получение в центре отпечатка этой интенсивности пластической деформации.A significant difference of the proposed method is that they measure the density ρ of the material of the fraction. This allows for known values of the intensity of plastic deformation in the center of the prints (in this case, the equal maximum ultimate uniform strain ε p of the hardened material to be set) and the initial static plastic hardness ND of the material of the steel plate to determine the necessary initial impact velocity of the shot on the steel plate, which ensures that the center of the print this intensity of plastic deformation.
Существенным отличием является и то, что измеряют динамический коэффициент η пластической твердости стальной пластины. Это позволяет учесть динамический характер контактного взаимодействия дроби с поверхностью стальной пластины, что приводит к повышению (по сравнению со статическим внедрением дроби) сопротивления материала пластины внедрению в него дроби и позволяет внести соответствующие изменения в величину начальной скорости удара (приводящие к увеличению скорости) дроби по стальной пластине.A significant difference is that they measure the dynamic coefficient η of the plastic hardness of the steel plate. This allows you to take into account the dynamic nature of the contact interaction of the shot with the surface of the steel plate, which leads to an increase (compared with the static introduction of the shot) the resistance of the plate material to the introduction of shot in it and allows you to make appropriate changes in the value of the initial impact velocity (leading to an increase in speed) steel plate.
Существенным отличием является предложение авторов определять новый параметр при упрочнении дробью - коэффициент k восстановления скорости дроби при ударе. Это позволяет определить необходимый диаметр D дроби, который при найденной скорости V обеспечивает одновременное получение оптимальных значений как интенсивности пластической деформации в центре отпечатков (равной предельной равномерной деформации упрочняемого материала) на поверхности пластины, так и толщины hs упрочненного поверхностного слоя.A significant difference is the proposal of the authors to determine a new parameter during hardening by a fraction - the coefficient k of restoration of the speed of a fraction upon impact. This makes it possible to determine the required diameter D of the fraction, which, at the found speed V, provides simultaneous obtaining of optimal values of both the intensity of plastic deformation in the center of the prints (equal to the maximum uniform deformation of the hardened material) on the plate surface and the thickness h s of the hardened surface layer.
Совокупность отличительных признаков предлагаемого способа и новые взаимосвязи, установленные авторами между ними, позволили предложить новые зависимости для определения начальной скорости удара дроби по стальной пластине и диаметра дроби. Это позволяет при определении параметров дробеобработки одновременно учитывать исходную статическую пластическую твердость НД материала стальной пластины, плотность ρ материала дроби, динамический коэффициент η пластической твердости стальной пластины, а также коэффициент k восстановления скорости дроби при ударе. Таким образом, предложенные зависимости в новой форме устанавливают взаимосвязи между всеми указанными выше существенными факторами, определяющими основные параметры дробеобработки (начальную скорость удара дроби по стальной пластине и диаметр дроби). Это позволяет при однократной дробеобработке стальной пластины обеспечить наибольшую долговечность упрочненной пластины, работающей в условиях воздействия переменных нагрузок.The set of distinguishing features of the proposed method and the new relationships established by the authors between them allowed us to propose new relationships for determining the initial speed of impact of a shot on a steel plate and the diameter of the shot. This allows us to simultaneously take into account the initial static plastic hardness of the ND material of the steel plate, the density ρ of the material of the shot, the dynamic coefficient η of the plastic hardness of the steel plate, and also the coefficient k of recovery of the speed of the shot upon impact when determining the parameters of shot processing. Thus, the proposed dependencies in a new form establish the relationship between all of the above significant factors that determine the main parameters of shot processing (the initial speed of impact of a shot on a steel plate and the diameter of the shot). This allows for a single shot processing of a steel plate to provide the greatest durability of the hardened plate, operating under conditions of exposure to variable loads.
Дополнительно отметим, что предлагаемый способ позволяет исключить весьма трудоемкую многостадийную технологию упрочнения (в способе-прототипе - три стадии), обеспечивая при этом наибольшую долговечность упрочненной пластины, работающей в условиях воздействия переменных нагрузок.Additionally, we note that the proposed method eliminates the very laborious multi-stage hardening technology (in the prototype method, three stages), while ensuring the greatest durability of the hardened plate operating under the influence of variable loads.
Способ упрочнения стальных пластин реализуется следующим образом.The method of hardening steel plates is implemented as follows.
Определяют предельную равномерную деформацию εp упрочняемого материала стальной пластины. Величину εp можно определить как по результатам стандартных испытаний образцов на растяжение, так и по величине статической пластической твердости НД по формуле, приведенной в книге М.С. Дрозда, М.М. Матлина, Ю.И. Сидякина «Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации». - М.: Машиностроение, 1986. - 221 с., стр.109The ultimate uniform strain ε p of the hardened material of the steel plate is determined. The value of ε p can be determined both from the results of standard tensile tests of the samples, and by the value of the static plastic hardness of ND according to the formula given in the book of M.S. Thrush, M.M. Matlina, Yu.I. Sidyakina "Engineering calculations of elastic-plastic contact deformation." - M.: Mechanical Engineering, 1986. - 221 p., P. 109
где НД (МПа) определяют по ГОСТ 18835-73 (см. указанную выше книгу М.С. Дрозда, стр.16-18).where ND (MPa) is determined according to GOST 18835-73 (see the above book of M.S. Drozd, pp. 16-18).
Измеряют плотность ρ (кг/м3) материала дроби как отношение массы дробинки к ее объему. При известном материале дроби ее плотность можно определить по справочной литературе, например плотность стальной дроби 7700-7900 кг/м3.The density ρ (kg / m 3 ) of the shot material is measured as the ratio of the weight of the shot to its volume. With the known material of the fraction, its density can be determined from the reference literature, for example, the density of steel shot 7700-7900 kg / m 3 .
Измеряют динамический коэффициент η пластической твердости стальной пластины как отношение динамической пластической твердости НДд к статической пластической твердости НД. При начальной скорости удара до 10 м/с динамический коэффициент η пластической твердости стальной пластины можно определить по формуле (см. указанную выше книгу М.С. Дрозда, стр.179)The dynamic coefficient η of the plastic hardness of a steel plate is measured as the ratio of the dynamic plastic hardness of ND d to the static plastic hardness of ND. At an initial impact velocity of up to 10 m / s, the dynamic coefficient η of the plastic hardness of a steel plate can be determined by the formula (see the above-mentioned book by M.S.Drozd, page 179)
Из этой формулы динамический коэффициент η пластической твердости можно определить методом последовательных приближений (методом итераций), предварительно задавая значения начальной скорости удара V. Для больших начальных скоростей удара V (20…120 м/с), обычно используемых для упрочняющей дробеобработки, динамический коэффициент η пластической твердости с достаточной для инженерной практике точностью можно принять равным 1,5.From this formula, the dynamic coefficient η of plastic hardness can be determined by the method of successive approximations (iteration method), pre-setting the values of the initial impact velocity V. For large initial impact velocities V (20 ... 120 m / s), usually used for hardening shot processing, the dynamic coefficient η plastic hardness with sufficient accuracy for engineering practice can be taken equal to 1.5.
Определяют необходимую начальную скорость удара дроби по стальной пластине по формуле (1)Determine the required initial impact velocity of the shot on the steel plate according to the formula (1)
Определяют коэффициент k восстановления скорости дроби при удареDetermine the coefficient k of restoration of the speed of the fraction upon impact
определяют необходимый диаметр дроби по формуле (2)determine the required diameter of the fraction by the formula (2)
При этом задают оптимальное значение толщины hs упрочненного слоя на поверхности стальной пластины. Для деталей типа пластины, работающих в условиях воздействия переменных нагрузок, можно рекомендовать следующую зависимость, предложенную в а.с. 1400862 СССР, МКИ В24В 39/00 (Способ упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием / М.С. Дрозд, С.Л. Лебский, М.М. Матлин, Ю.И. Сидякин. - Опубл. 07.06.88. Бюл. №21)In this case, the optimal value of the thickness h s of the hardened layer on the surface of the steel plate is set. For parts such as plates, working under conditions of exposure to variable loads, we can recommend the following dependence proposed in A.S. 1400862 USSR, MKI V24V 39/00 (Method for hardening parts by surface plastic deformation / M.S. Drozd, S.L. Lebsky, M.M. Matlin, Yu.I. Sidyakin. - Publish. 07.06.88. Bull. No. 21)
где b - толщина упрочняемой стальной пластины; Sb - истинный предел прочности материала стальной пластины; Sk - истинное сопротивление разрыву материала стальной пластины. Прочностные характеристики Sb и Sk материала стальной пластины определяют по результатам стандартных испытаний образцов на растяжение. Истинный предел прочности Sb материала стальной пластины можно также вычислить по известной формуле (см. способ-прототип патент РФ 2156683)where b is the thickness of the hardened steel plate; S b - the true tensile strength of the material of the steel plate; S k is the true tensile strength of the steel plate material. The strength characteristics S b and S k of the material of the steel plate are determined by the results of standard tensile tests of samples. The true tensile strength S b of the material of the steel plate can also be calculated by the well-known formula (see the prototype method of the patent of the Russian Federation 2156683)
а истинное сопротивление разрыву Sk материала стальной пластины можно вычислить по формуле, приведенной в книге М.С. Дрозда «Определение механических свойств металла без разрушения» ». - М.: Металлургия, 1965. - 171 с., стр.106and the true tensile strength S k of the material of the steel plate can be calculated by the formula given in the book of M.S. Thrush "Determination of the mechanical properties of metal without destruction". - M.: Metallurgy, 1965. - 171 p., P. 106
где дополнительно σb - предел прочности материала стальной пластины (МПа); е=2,718 основание натурального логарифма.where additionally σ b is the tensile strength of the steel plate material (MPa); e = 2.718 base of the natural logarithm.
Пример. Проведена экспериментальная проверка предложенного способа.Example. An experimental verification of the proposed method.
В качестве образцов использовали пластины из конструкционных сталей. Ниже представлены результаты проверки на примере стали 30ХГСА в состоянии поставки толщиной b=4 мм и шириной 20 мм: предел текучести σт=570 МПа, предел прочности σb=780 МПа, статическая пластическая твердость НД 2700 МПа. Долговечность пластин оценивали по числу N до разрушения (см. таблицу). Каждая партия образцов состояла из 5…6 пластин.As samples used plates made of structural steels. Below are the results of testing on the example of steel 30KhGSA in the delivery state with a thickness of b = 4 mm and a width of 20 mm: yield strength σ t = 570 MPa, tensile strength σ b = 780 MPa, and static plastic hardness ND 2700 MPa. The durability of the plates was evaluated by the number N before failure (see table). Each batch of samples consisted of 5 ... 6 plates.
Определили предельную равномерную деформацию εp упрочняемого материала стальной пластины по формуле (3)The ultimate uniform strain ε p of the hardened steel plate material was determined by the formula (3)
εp=245/НД=245/2700=0,0907.ε p = 245 / ND = 245/2700 = 0.0907.
Определили по справочным данным плотность ρ материала дроби из стали: ρ=7800 кг/м3.Determined by reference data the density ρ of the material of the shot from steel: ρ = 7800 kg / m 3 .
Динамический коэффициент η пластической твердости для начальной скорости удара V, большей 20 м/с (обычно используемой для упрочняющей дробеобработке), приняли равным 1,5.The dynamic coefficient η of plastic hardness for the initial impact velocity V, greater than 20 m / s (usually used for hardening shot blasting), was assumed to be 1.5.
Определили по формуле (1) необходимую начальную скорость удара дроби по стальной пластинеDetermined by the formula (1) the necessary initial impact velocity of the shot on the steel plate
Отметим, что в последней формуле все параметры следует подставлять в системе единиц СИ, то есть статическая пластическая твердость НД=2700 МПа=2700·106 Па.Note that in the last formula, all parameters should be substituted in the SI system of units, that is, static plastic hardness ND = 2700 MPa = 2700 · 10 6 Pa.
Величину коэффициента k восстановления скорости дроби определили по формуле (5)The value of the coefficient k of restoration of the speed of the fraction was determined by the formula (5)
Определили по формуле (6) оптимальное значение толщины hs упрочненного слоя на поверхности стальной пластины. При этом величины значения прочностных характеристик Sb и Sk предварительно определили по формулам (7) и (8)The optimal value of the thickness h s of the hardened layer on the surface of the steel plate was determined by formula (6). Moreover, the values of the strength characteristics S b and S k previously determined by the formulas (7) and (8)
Определили по формуле (2) необходимый диаметр дробиDetermined by the formula (2) the required diameter of the fraction
Упрочнение дробью проводили с помощью дробемета роторного типа с обеспечением найденных выше значений параметров:Hardening with a shot was carried out using a rotor type shot blast gun with ensuring the parameters found above:
- начальная скорость удара дроби по стальной пластине - V=90,69 м/с,- the initial speed of impact of a shot on a steel plate - V = 90.69 m / s,
- диаметр стальной дроби - D≈0,5 мм.- the diameter of the steel shot is D≈0.5 mm.
Дробью упрочняли обе стороны пластины до получения покрытия, близкого к однократному (вся поверхность пластины была покрыта отпечатками от удара дроби).Fractional reinforced both sides of the plate to obtain a coating that is close to single (the entire surface of the plate was covered with prints from impact shots).
После упрочнения пластин определяли долговечность материала пластин при воздействии переменных нагрузок. Усталостные испытания проводили по схеме симметричного консольного изгиба по ГОСТ 25502-79 на машине резонансного типа при жестком цикле нагружения, который контролировали по прогибу пластины. В качестве критерия усталостной прочности было выбрано число циклов N до полного разрушения стальной пластины от усталостного излома. Амплитудное значение напряжений изгиба соответствовало пределу текучести неупрочненного материала стальной пластины. Результаты сравнительных усталостных испытаний стальных пластин приведены в таблице.After hardening of the plates, the durability of the plate material under the influence of variable loads was determined. Fatigue tests were carried out according to the symmetrical cantilever bending scheme according to GOST 25502-79 on a resonant type machine with a rigid loading cycle, which was controlled by the deflection of the plate. As a criterion of fatigue strength, the number of cycles N to complete destruction of the steel plate from fatigue fracture was chosen. The amplitude value of the bending stresses corresponded to the yield strength of the unstrengthened material of the steel plate. The results of comparative fatigue tests of steel plates are given in the table.
Как видно из таблицы, при использовании предлагаемого способа упрочнения стальных пластин, который предусматривает определение таких значений начальной скорости удара дроби и ее диаметра, которые обеспечивают одновременное получение оптимальных значений основных упрочняющих факторов (интенсивности пластической деформации в центре отпечатков, равной предельной равномерной деформации εp упрочняемого материала, а также толщины hs упрочненного слоя на поверхности стальной пластины), среднее число циклов до разрушения составляет N=1730000 (серия пластин №1). При этом число циклов до разрушения пластин, упрочненных предлагаемым способом, более чем в 10 раз превышает число циклов до разрушения неупрочненной пластины (серия пластин №2) и в среднем в 1,16 раза превышает число циклов до разрушения пластин, упрочненных по способу-прототипу (серия пластин №2).As can be seen from the table, when using the proposed method of hardening steel plates, which provides for the determination of such values of the initial impact velocity of the shot and its diameter, which simultaneously provide optimal values of the main strengthening factors (the intensity of plastic deformation in the center of the prints equal to the ultimate uniform strain ε p of the hardened material, as well as the thickness h s of the hardened layer on the surface of the steel plate), the average number of cycles to failure is N = 1730000 (series of plates No. 1). The number of cycles before the destruction of the plates, hardened by the proposed method, more than 10 times the number of cycles before the destruction of an unstressed plate (series of plates No. 2) and an average of 1.16 times the number of cycles before the destruction of the plates, strengthened by the prototype method (series of plates No. 2).
Использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает следующие преимущества.Using the proposed method in comparison with the known provides the following advantages.
Способ позволяет существенно повысить долговечность (число циклов до разрушения) стальных пластин, работающих в условиях воздействия переменных нагрузок: например, по сравнению с прототипом долговечность выше в 1,16 раза.The method can significantly increase the durability (number of cycles to failure) of steel plates working under conditions of exposure to variable loads: for example, in comparison with the prototype, the durability is 1.16 times higher.
Способ позволяет назначать оптимальные режимы упрочнения в зависимости от физико-механических свойств исходного материала пластины.The method allows you to assign optimal hardening modes depending on the physico-mechanical properties of the source material of the plate.
Способ позволяет повысить производительность упрочнения и снизить материальные и временные затраты, благодаря созданной возможности при однократной дробеобработке стальной пластины обеспечить наибольшую долговечность упрочненной пластины, работающей в условиях воздействия переменных нагрузок.The method allows to increase the productivity of hardening and reduce material and time costs, due to the created opportunity with a single shot processing of a steel plate to provide the greatest durability of the hardened plate, operating under the influence of variable loads.
Предлагаемый способ может быть непосредственно использован в промышленности с применением существующих дробеструйных установок.The proposed method can be directly used in industry using existing shot blasting plants.
Таким образом, способ, воплощающий заявленное изобретение, предусматривает, что стальную пластину обрабатывают дробью с получением заданной интенсивности пластической деформации в центре отпечатков, равной предельной равномерной деформации упрочняемого материала, измеряют исходную статическую пластическую твердость материала стальной пластины, при этом измеряют плотность ρ материала дроби и динамический коэффициент пластической твердости стальной пластины, по которым определяют необходимую начальную скорость удара дроби по стальной пластине, затем при найденной начальной скорости удара дроби измеряют скорость отскока дроби от стальной пластины и определяют коэффициент восстановления скорости дроби при ударе, с последующим определением необходимого диаметра дроби.Thus, the method embodying the claimed invention provides that the steel plate is treated with a shot to obtain a predetermined intensity of plastic deformation in the center of the prints equal to the ultimate uniform deformation of the hardened material, the initial static plastic hardness of the steel plate material is measured, and the density ρ of the material of the shot is measured and dynamic coefficient of plastic hardness of a steel plate, which determine the necessary initial speed of impact of a shot on steel on the plate, then at the found initial impact velocity of the shot, the speed of the rebound of the shot from the steel plate is measured and the recovery coefficient of the speed of the shot at impact is determined, with the subsequent determination of the required diameter of the shot.
Способ предназначен для использования в промышленности для упрочнения деталей типа пластин, рессор, листовых изделий и т.п. в процессе их производства, эксплуатации и ремонта.The method is intended for use in industry for hardening parts such as plates, springs, sheet products, etc. in the process of their production, operation and repair.
Claims (1)
где D - диаметр дроби, мм,
V - начальная скорость удара дроби по стальной пластине, м/с,
НД - исходная статическая пластическая твердость материала стальной пластины, Па,
hs - толщина упрочненного слоя на поверхности стальной пластины, мм,
k - коэффициент восстановления скорости дроби при ее ударе, равный 0,909,
εp - предельная равномерная деформация при растяжении материала стальной пластины,
η - динамический коэффициент пластической твердости стальной пластины, равный 1,5,
ρ - плотность материала дроби, кг/м3. The method of hardening steel plates, including processing a steel plate with a shot to obtain the intensity of plastic deformation in the center of the prints of the shot, equal to the ultimate uniform strain when tensile material of the steel plate, ε p , and with the thickness of the hardened layer on the surface of the steel plate, h s , characterized in that the processing is carried out by a fraction whose diameter D and the initial impact velocity of which on the steel plate V is determined by the dependencies:
where D is the diameter of the fraction, mm,
V is the initial impact velocity of the shot on the steel plate, m / s,
ND - the initial static plastic hardness of the material of the steel plate, Pa,
h s - the thickness of the hardened layer on the surface of the steel plate, mm,
k is the coefficient of recovery of the speed of the fraction upon impact, equal to 0.909,
ε p is the ultimate uniform strain under tension of the material of the steel plate,
η - dynamic coefficient of plastic hardness of a steel plate equal to 1.5,
ρ is the density of the material fraction, kg / m 3 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111389/02A RU2560900C1 (en) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Method of steel plates strengthening |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111389/02A RU2560900C1 (en) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Method of steel plates strengthening |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2560900C1 true RU2560900C1 (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014111389/02A RU2560900C1 (en) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Method of steel plates strengthening |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2560900C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU852517A1 (en) * | 1972-10-24 | 1981-08-07 | за витель Ю. А. Чукалин | Method of monitoring and controlling process of abrasive jet working of part surfaces |
| WO1995005921A1 (en) * | 1993-08-27 | 1995-03-02 | Extrude Hone Corporation | Abrasive jet stream cutting |
| RU2156683C1 (en) * | 1998-12-29 | 2000-09-27 | Волгоградский государственный технический университет | Method for strengthening steel plates |
-
2014
- 2014-03-25 RU RU2014111389/02A patent/RU2560900C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU852517A1 (en) * | 1972-10-24 | 1981-08-07 | за витель Ю. А. Чукалин | Method of monitoring and controlling process of abrasive jet working of part surfaces |
| WO1995005921A1 (en) * | 1993-08-27 | 1995-03-02 | Extrude Hone Corporation | Abrasive jet stream cutting |
| RU2156683C1 (en) * | 1998-12-29 | 2000-09-27 | Волгоградский государственный технический университет | Method for strengthening steel plates |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Torres et al. | An evaluation of shot peening, residual stress and stress relaxation on the fatigue life of AISI 4340 steel | |
| Gao et al. | An analysis of residual stress fields caused by shot peening | |
| JP2012215397A (en) | Method and device for estimating fatigue characteristics based on finish | |
| US10202663B2 (en) | Shot peening treatment for cavitation erosion resistance | |
| Wormsen et al. | Base material fatigue data for low alloy forged steels used in the subsea industry. Part 1: in air S–N data | |
| Mayer et al. | Very high cycle fatigue of nitrided 18Ni maraging steel sheet | |
| Jaskari et al. | Effect of high porosity on bending fatigue properties of 3D printed AISI 316L steel | |
| Maleki et al. | A comprehensive study on the effects of surface post-processing on fatigue performance of additively manufactured AlSi10Mg: An augmented machine learning perspective on experimental observations | |
| Schuller et al. | Mean stress sensitivity of spring steel in the very high cycle fatigue regime | |
| RU2560900C1 (en) | Method of steel plates strengthening | |
| Altenberger et al. | Improvement of fatigue lifetime of mechanically surface treated materials in the low cycle fatigue regime | |
| Gothivarekar et al. | Fatigue behaviour and lifetime prediction of cold-formed high strength steel | |
| Studený | Analysis of the influence of initiating inclusions on fatigue life of plasma nitrided steels | |
| Dan et al. | Influences of cyclic loading on martensite transformation of TRIP steels | |
| RU2156683C1 (en) | Method for strengthening steel plates | |
| JP6533648B2 (en) | Heat treatment method of heat treated high tensile steel sheet | |
| Kirichek et al. | The Peculiarities of the Influence of the Finite Sizes of a Detail on the Distribution of the Surface Layer Micro-hardness | |
| RU2455368C1 (en) | Method of surface hardening of steel products | |
| Lerch et al. | Conducting High Cycle Fatigue Strength Step Tests on Gamma TiAl | |
| RU2593256C2 (en) | Method for reducing residual welding stress | |
| RU2386116C1 (en) | Definition method of relative degree of elasto-plastic deformation of material | |
| CN112146914A (en) | Sampling, sampling and sampling method for detecting mechanical property of hardened and tempered steel bar of tensioning screw rod and sampling method | |
| Miháliková et al. | IMPACT OF STRAIN RATE ON MICROALLOYED STEEL SHEET BREAKING | |
| Scholtes | Residual stress analysis—a useful tool to assess the fatigue behavior of structural components | |
| Klumpp et al. | Experimental Assessment of the Effects of modified Stress Peening Treatments on Surface Layer States and Fatigue Behavior in Leaf Spring Steel 52CrV4Mo |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160326 |