[發明專利]一種增大擠壓孔周向殘余壓應力的方法及其應用

在審

• 申請號: 202210184473.6
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114535331A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 王燕禮;蔡志海;朱有利;劉軍;李靜;杜嫻;柳建
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: B21C23/04
• 分類號: B21C23/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 嚴小艷

本發明涉及孔結構疲勞強化技術領域，具體而言，涉及一種增大擠壓孔周向殘余壓應力的方法及其應用。增大擠壓孔周向殘余壓應力的方法包括：在待擠壓的擠壓孔端設置一個具有預制孔的預置結構件，預置結構件與擠壓孔的待處理工件相連接，并且預制孔和擠壓孔的形狀為圓柱孔，預制孔和擠壓孔的軸線相重合；將擠壓芯棒通過預制孔進入待擠壓的擠壓孔，并穿過擠壓孔，增大擠壓孔的周向殘余壓應力。通過設置具有預制孔的預置結構件，能夠抑制或減輕在冷擠壓過程中待處理工件的擠入端材料沿其軸向方向向外部流動，增大該擠入端材料沿其周向的塑性變形程度，增大待處理工件擠入端的周向殘余壓應力，有效提高擠壓孔的疲勞強度，減少孔裂發生。

技術領域

本發明涉及孔結構疲勞強化技術領域，具體而言，涉及一種增大擠壓孔周向殘余壓應力的方法及其應用，更具體地，涉及一種增大擠壓孔周向殘余壓應力的方法、一種工件的制備方法和一種工件。

背景技術

孔結構是一種機械裝備結構中常見的結構，用于緊固件連接。設備中的部件，由于具有孔結構，使部件不具有連續性，往往會造成應力集中，在交變疲勞載荷作用下，容易發生疲勞斷裂。并且，孔結構發生疲勞斷裂的疲勞源通常萌生在孔邊或孔壁。

擠壓孔是指，采用直徑大于孔初始直徑的芯棒或球體對孔進行擠壓處理，使芯棒或球體擠入并通過孔，迫使孔壁材料發生彈塑性變形而形成的孔。

在擠壓處理后，擠壓孔的孔壁的鄰近材料因為彈塑性變形，會在孔壁形成周向殘余壓縮應力，該殘余壓縮應力可以有效提高孔結構的疲勞強度。但是，在擠壓處理后，由于擠入端周向殘余壓縮應力最小，因此擠壓孔的疲勞裂紋通常在擠入端萌生。

因此，擠入端周向殘余壓縮應力成為了制約擠壓孔結構疲勞強度進一步提高的瓶頸。基于此，提供一種增大擠壓孔擠入端周向殘余壓縮應力的方法具有重要意義。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種增大擠壓孔周向殘余壓應力的方法，所述的方法通過設置具有預制孔的預置結構件，使擠壓芯棒在通過待處理工件的擠壓孔之前先通過預置結構件的預制孔，能夠抑制或減輕在冷擠壓過程中待處理工件的材料(尤其是擠入端材料)沿擠壓孔的軸向方向向外部流動，進而增大該擠入端材料沿擠壓孔的周向的塑性變形程度，即增大了待處理工件擠入端的周向殘余壓應力，從而有效提高了擠壓孔的疲勞強度，減少孔裂發生。

本發明的第二目的在于提供一種工件的制備方法，該方法能夠提高工件中的孔的疲勞強度，從而延長其使用壽命。

本發明的第三目的在于提供一種工件，該工件中的孔結構不易發生疲勞斷裂，因此延長了其使用壽命，降低了使用成本。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

本發明提供了一種增大擠壓孔周向殘余壓應力的方法，包括如下步驟：

在待擠壓的擠壓孔上設置一個具有預制孔的預置結構件，所述預置結構件與所述擠壓孔的待處理工件相連接，并且所述預制孔和所述擠壓孔的形狀為圓柱孔，所述預制孔和所述擠壓孔的軸線相重合；

將擠壓芯棒通過所述預制孔進入所述待擠壓的擠壓孔，并穿過所述擠壓孔，增大擠壓孔的周向殘余壓應力。

優選地，所述預制孔和所述擠壓孔的內徑之差不大于0.015mm。

優選地，所述預制孔和所述擠壓孔的內徑相同。

優選地，所述連接為可拆卸式連接；

優選地，所述可拆卸式連接所用的固定裝置包括弓形夾和/或磁吸裝置。

優選地，所述預制孔和/或所述擠壓孔的橫截面的直徑為6～30mm。

優選地，所述預置結構件的硬度不小于所述待處理工件的硬度。