向球施予残余压缩应力的方法技术

本发明专利技术涉及一种向第一组多个球施予残余压缩应力的方法，包括：a)将球放置在具有第一表面的第一主体与具有第二表面的第二主体之间，第一表面包括光滑接触部分，光滑接触部分是基本平坦或外凸，且表面硬度大于或等于球的初始表面硬度，b)通过用力使第一主体向第二主体挤压、或者用力使第二主体向第一主体挤压、或者用力使第一主体和第二主体向彼此挤压来沿着球的第一直径施予压缩应力，以及c)在将所述力维持在最小水平或最小水平以上，使第一表面与第二表面之间产生相对运动，以沿着球的与第一直径不同的其它直径施予压缩应力。

Method of applying residual compressive stress to a ball

The invention relates to a construction method for residual compressive stress to the first plurality of lamps include: a) the ball is placed between the first body having a first surface and a second surface of the second body, the first contact part comprises a smooth surface, smooth contact part is convex or flat outside the basic level, the initial surface hardness and the surface hardness is greater than or equal to the ball, b) by force the first body to the second body extrusion, or force the second body extrusion, to the first body or force the first and second bodies to each other to squeeze the ball along the diameter to compressive stress, and C) in the maintenance of force at the minimum level or above the minimum level, the relative motion between the first surface and the second surface, the other along the diameter of a ball with the first different diameter to compressive stress.

【技术实现步骤摘要】
向球施予残余压缩应力的方法
本公开涉及在球中产生残余压缩应力的方法，更具体地，涉及通过在引发两个相对的主体之间的相对运动的同时在主体之间挤压多个球来在球中产生残余压缩应力的方法。
技术介绍
常期望在球面物体(诸如球面轴承构件，在下文有时称为“球”)中产生压缩应力。由于已知的施予应力的方法可能会以需要重新加工的方式损坏表面光洁度(surfacefinish)，因此在球处于接近光洁的条件下，这可能是有挑战性的。当前的用于施予压缩应力的方法包括翻滚跌落(tumbling)和喷丸(peening)处理。在翻滚跌落处理中，将多个球放置在水平的或倾斜的滚筒内，并使滚筒转动使得球反复地朝向滚筒的顶部上升和朝向滚筒的底部下落。球冲击滚筒(或滚筒中其它的球)的力使球的冲击滚筒或其它球的部分的特性改变。随着球反复上升和下落，球的不同表面吸收冲击力，直到各球的全体表面已被施予压缩应力的稍微均匀的分布为止。翻滚跌落处理的缺点之一是产生的噪音量。就工业范围而言，噪音过大以致于必须要在特定房间或隔音建筑内执行这些操作，作业人员不能在没有听力保护的情况下进入这些建筑或房间。还难以实现应力/硬度在整个球面表面上的均匀分布。在喷丸处理中，球被重复地加速和释放使得球冲击固定表面或介质，诸如使冷硬铸铁丸加速以冲击球的表面。这种处理也是噪音非常大的并对球的表面硬度和应力曲线仅提供有限的控制。因此将期望提供一种用于以基本上避免前述问题的方式向球的球形表面部分施予压缩应力的方法和设备。
技术实现思路
这些问题和其它问题由本公开的实施方式解决，本公开的一方面包括用于向第一组多个球的至少表面部分施予残余压缩应力的方法，球具有初始表面硬度。该方法包括：a)将第一组多个球放置在具有第一表面的第一主体与具有第二表面的第二主体之间，第一表面包括光滑接触部分，光滑接触部分基本平坦或外凸，且表面硬度大于或等于球的初始表面硬度，b)通过用力使第一主体向第二主体挤压、或者用力使第二主体向第一主体挤压、或者用力使第一主体和第二主体向彼此挤压来沿着第一组多个球的第一直径施予压缩应力，以及c)将所述力维持在最小水平或最小水平以上，使第一表面与第二表面之间产生相对运动，以沿着第一组多个球的与第一直径不同的其它直径施予压缩应力。本公开的另一方面包括使用机器向第一组多个球的至少表面部分施予残余压缩应力的方法，球具有初始表面硬度。该机器具有第一支撑件和第二支撑件，第一支撑件、或第二支撑件、或第一支撑件和第二支撑件两者能够围绕着转动轴线转动。该方法包括将第一组多个球放置在安装于第一支撑件的第一板中的环形槽(其中第一板以如下方式安装于第一支撑件：环形槽的圆心位于转动轴线上)内。该方法还包括将具有硬度大于或等于初始硬度的光滑接触表面的第二板放置成靠抵环形槽中的第一组多个球，其中第二板被安装于第二支撑件，接触表面基本平坦或外凸。该方法还包括通过用力使第一支撑件向第二支撑件挤压、或者用力使第二支撑件向第一支撑件挤压、或者用力使第一支撑件和第二支撑件向彼此挤压来将压缩应力施予第一组多个球，并将所述力维持在最小水平或最小水平以上，使第一板与第二板之间产生相对转动，以使第一组多个球围绕环形槽产生移动。附图说明在阅读了以下具体实施方式连同附图之后，本公开的这些和其它方面将被更好地理解。图1是根据本公开的一实施方式的用于施予压缩应力的设备的立式侧视图，该设备包括顶板和底板。图2是能够用于图1的设备中的可选择的底板的俯视平面图。图3是根据本公开的另一实施方式的用于施予压缩应力的设备的立式侧视图，该设备包括顶板和底板。图4是图3的设备的底板的俯视平面图。图5是压缩应力与在不同的力施加下处理持续不同时间的多个球的深度的关系图。图6是能够用于图3的设备中的可选择的底板的俯视平面图。图7是根据另一实施方式的用于施予压缩应力的设备的立式侧视图。图8是能够用于图7的设备中的保持板的俯视平面图。具体实施方式现参照附图，附图中的显示仅仅是出于说明本公开的当前优选实施方式的目的，而不是出于限制本公开的当前优选实施方式的目的，图1显示了设备10，该设备10具有第一主体12，第一主体12能够安装在地板、工作台(bench)或其它表面上(未图示)。在本情况下第一主体12一般为板状的并具有第一表面14，多个球16能够布置在第一表面14上以用于使用设备10来进行硬化(hardening)。在本实施方式中第一表面14是光滑的且基本平坦并以周壁18为界，周壁18足够高，即使球16在如下所述的沿着第一表面14来回移动的情况，也能够防止球16离开第一表面14。这里所使用的“光滑的”意思是当球在板之间挤压和滚动时，缺乏将会使球16损坏的表面特征。这里所使用的“平坦”的意思是基本平坦而没有任何沟槽，然而轻微的凸或凹总体上不会明显妨碍设备10的工作。设备10还包括位于第一主体12上方的第二主体20。第二主体20具有面向第一表面14的第二表面22。第二主体的第二表面22由硬度大于将使用设备10来进行处理的球16的表面硬度的材料形成。例如，第二主体的第二表面22一般将具有HRC60以上的硬度。第二主体的第二表面22也是光滑的和基本平坦。第二主体20被驱动装置24支撑在第一主体12上方，驱动装置24具有连接在第二主体20的顶部28与驱动装置24之间的螺丝26。在不超出本公开的范围的情况下，螺丝26可以被替换为活塞或其它非螺纹的线性驱动元件。第一驱动器(或“x”驱动器)30和第二驱动器(或“y”驱动器)32也被驱动装置24支撑。x驱动器30用于使第二主体20在x方向上移动，y驱动器32用于使第二主体20在y方向上移动；x驱动器30和y驱动器32以允许x驱动器30自身在y方向上移动和允许y驱动器32自身在x方向上移动的方式连接到驱动装置24。。例如，x驱动器30可以被第一水平支撑件34和从第一水平支撑件34下垂的第一伸缩(telescoping)竖直支撑件36支撑，y驱动器32可以被第二水平支撑件38和从第二水平支撑件38下垂的第二伸缩竖直支撑件40支撑。第二伸缩竖直支撑件40可滑动地安装在狭槽(slot)41内以允许y驱动器32在x驱动器30使第二主体20相对于驱动装置24移动时相对于驱动装置24在x方向上移动。第一伸缩竖直支撑件36安装在图中看不见的类似的沟槽41内。这还可以通过输送机构代替主体12来实现，在没有驱动器30的情况下，输送机构移动以产生球在x方向上的转动或产生主体12的超声波振动。在驱动装置24的顶部示意地显示的控制器42控制驱动装置24的螺丝26的运行以及第一驱动器30和第二驱动器32的运行。可以通过有线(未图示)或以无线的方式在控制器42与其它元件之间发送信号。控制器42可以包括微处理器或可编程逻辑控制器(未图示)，该微处理器或可编程逻辑控制器被配置成接收输入信号并将控制信号发送到驱动装置24、x驱动器30和y驱动器32。在操作时，将待被硬化的多个球16放置在第一表面14上，控制器42控制驱动装置24使螺丝26转动，以便使第二主体20向球16移动，直到第二主体20的第二表面22与球接触为止。驱动装置24继续压靠多个球，直到多个球中的每个球16均受到力(例如，每个球200到1500磅的力)的作用，此时，驱动装置24被止动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种向第一组多个球的至少表面部分施予残余压缩应力的方法，所述球具有初始表面硬度，所述方法包括：a)将第一组多个球放置在具有第一表面的第一主体与具有第二表面的第二主体之间，所述第一表面包括光滑接触部分，所述光滑接触部分基本平坦或外凸，光滑且表面硬度大于或等于所述球的初始表面硬度，b)通过用力使所述第一主体向所述第二主体挤压、或者用力使所述第二主体向所述第一主体挤压、或者用力使所述第一主体和所述第二主体向彼此挤压来沿着所述第一组多个球的第一直径施予压缩应力，以及c)将所述力维持在最小水平或最小水平以上，使所述第一表面与所述第二表面之间产生相对运动，以沿着所述第一组多个球的与所述第一直径不同的其它直径施予压缩应力。

【技术特征摘要】
2015.10.30 US 14/928,0381.一种向第一组多个球的至少表面部分施予残余压缩应力的方法，所述球具有初始表面硬度，所述方法包括：a)将第一组多个球放置在具有第一表面的第一主体与具有第二表面的第二主体之间，所述第一表面包括光滑接触部分，所述光滑接触部分基本平坦或外凸，光滑且表面硬度大于或等于所述球的初始表面硬度，b)通过用力使所述第一主体向所述第二主体挤压、或者用力使所述第二主体向所述第一主体挤压、或者用力使所述第一主体和所述第二主体向彼此挤压来沿着所述第一组多个球的第一直径施予压缩应力，以及c)将所述力维持在最小水平或最小水平以上，使所述第一表面与所述第二表面之间产生相对运动，以沿着所述第一组多个球的与所述第一直径不同的其它直径施予压缩应力。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一表面的所述光滑接触部分基本平坦。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使所述第一表面与所述第二表面之间产生相对运动包括使所述第一主体围绕着垂直于所述接触部分且穿过所述接触部分延伸的转动轴线相对于所述第二主体转动、或者使所述第二主体围绕着所述转动轴线相对于所述第一主体转动、或者使所述第一主体和所述第二主体绕着所述转动轴线转动。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二主体在所述第二表面中包括至少一个槽，使产生相对运动包括使所述第一组多个球产生沿着所述至少一个槽移动的相对运动。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一个槽是曲线槽和环形槽两者中的一个。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二表面包括面向所述光滑接触部...

【专利技术属性】
技术研发人员：内森·希普韦尔，罗纳德·拉多维奇，约翰·罗斯，布莱恩·A·麦考伊，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE