Способ изготовления лонжеронов рам транспортных машин

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК э у С 21 D I/78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фив.! (21) 2990701/22-02 (22) 22. 10.80 (46) 30.06.83. Бюл. It 24 (72) К.З. Шепеляковский, В.В. Безуглый, В.Н. Барун, P А. Азаматов, Л.М. Лапшин, В.Т. Андрющенко, К.A. Вернер и С.E. Рыскин (71) Московский вечерний металлургический институт и Камское обьедине-, ние по производству большегрузных автомобилей (53) 621 785.79 (088.8) (56) 1 ° Термическая обработка металлов. Отраслевой термический сборник.

M., "Металлургия", 1972, It 1, с. 85-89

2.."Сталь", N 4, с. 366-367.

3. Термическая обработка металлов. Отраслевой термический сборник, М., "Металлургия", 1978, И 7, с ° 9 1О.

4. Metal Progress, 1965, т. 88, У 2, р. 78-81..,Я0„„11025738 А (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОНЖЕРОлОВ РАМ TPAHCI10PTHblX МАВИН, преиму" щественно грузовых автомобилей, вклю. чающий вырубку заготовок из низколегированной полосовой стали, формовку .холодной штамповкой и термическую обработку 8 фиксированном состоянии, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления при одновременном повышении усталостной прочности и долговечности лонжеронов-, термическую обработку производят путем зонального одновременного индукционного нагрева до температуры закалки полок и прилегающих к ним частей стенки лонжерона е: с последующим охлаждением быстродвижущимся потоком воды.!

025738

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению термически упрочненных лонжеронов рам грузовых автомобилей.

Известен способ изготовления лон- Ь жеронов большегрузных автомобилей из горячекатанного швеллера У 30 из стали 15ХСНД, которые подвергаются закалке с 950- 1000 С, отпуску при

500 С для повышения эксплуатационной стойкости 1 1 .

Недостатками указанного способа являются необходимость установки на металлургическом или автомобильном заводе специальных нагревательных печей и сложных охладительных устройств для равномерного дифференциро ванного охлаждения профиля, а также увеличение собственного веса автомо-! билей, связанного с тем, что профиль 20 стандартного швеллера не является оптимальным для лонжерона.

Известен способ изготовления лонжеронов М3 горячекатанной сталей 15 ГЮТ и 22Г2ЮТ после ее нормализации с ускоренным охлаждением, заключающийся в формировании холодной штомповкой с последующей сверловкой или пробивкой крепежных отверстий $2) .

Недостаток указанного способа заключается в том, что применение сталей с повышенной прочностью (6Т =4250 кгс/мм ) в состоянии поставки встречают ограничения вследствие

35 трудности проведения термической обработки полосы в металлургическом производстве, а также в процессе холодной штамповки и пробивки отверстий

40 иэ-за чего лонжероны могут изготавливаться из стали только .с пределом

- текучести до 50 кгс/мм, что обес .?. печивает предел выносливости не бо45 лее, 25 кгс/мм .

Известен способ изготовления лонжеронов рам грузовых автомобилей, включающий объемный печной нагрев полосы, спрейерное охлаждение, высокий отпуск и формообразование штамповкой при температуре высокогс отпуска 3 J

Недостатки данного способа заключаются в необходимости: проведения сложной и длительной термообработки и наличия специальных штампов из 55 легированных теплостойких сталей для горячей штамповки в процессе высокого отпуска.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления лонжеронов рам грузовых автомобилей, включающий вырубку заготовок из ниэколегированной полосовой стали, формовку холодной штамповкой и термическую обработку в фиксированном состоянии P 4 ) .

Недостатки известного способа заключаются в необходимости использова. ния для еro осуществления громоздкого и сложного оборудования, а также применения более дорогостоящих легированных сталей.

Цель изобретения - упрощение технологии из4-отовления при одновременном повышении усталостной прочности и долговечности лонжеронов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления лонжеронов рам транспортных машин, преимущественно грузовых автомобилей, включающему вырубку заготовок из низколегированной полосовой стали, Формовку холодной штамповкой и термическую обработку в фиксированном состоянии, термическую обработку производят путем зонального одновременного индукционного наг рева до температуры закалки полок и прилегающих к ним частей стенки лонжерона с последующим охлаждением быстродвижущимся потоком воды.

На фиг. 1 приведена схема осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема распределения рабочих нагрузок по длине лонжерона грузово,го автомобиля, на Фиг. 3 — закален" ные полки и часть спинки лонжерона.

Подлежащий упрочнению лонжерон укладывается на опорные ролики 2, после чего помещают в зону действия индуктора 3. В этом положении лонжерон эажимается системой роликов 2 и

4, что предохраняет eI-o от деформации. Зажатый роликами лонжерон подвер. гается индукционному нагерву, после чего без освобождения лонжерона от зажима выгголняется его охлаждение потоком воды. В результате такой термической обработки в термически обрабатываемой зоне достигается структура малоуглеродистого мартенси та.

В табл. 1 приведены экспериментальные данные, показывающие свойства стали 15ГЮТ, применяемой для лонжеронов автомобилей КамЛЗ после

3 термической обработки предлагаемым способом.

Применение скоростного индукционного нагрева до закалочной температуры (за время 1-2 мин) позволяет получить в зоне закалки мелкокрисТ а б л и ц а 1

Свойства

Марки стали, состояние кгс/мм

F i

Я к гс/мм

Gg, 2 кгс/мм

15ГЮТ в,состоянии поставки

1по ТУ 14-1-760-73

Не менее 40

Не менее 50

15ГЮТ в состоянии поставки (по результатам испытаний) 42

20

110

10

В табл. 2 приведены результаты испытаний ударной вязкости стали 15ГЮТ

С = 0,17/, М = 1,4/ после индукционной закалки по предлагаемоТаблица 2 о а1, кгс м/см,при С

Температура отпуска, ОС

Предел текучести, кгс/мм

Твердость, Предел прочНКС ности, кгс/мм

-60

Без отпуска 7,0 0,5

7,3+1,4 41

110

6, 1+2,8 39

7, О+1,9

10,2+2,9

104

300

650

56

9, 1+О 20

П р и м ч а н и е . При испытаниях на каждый режим испытано по 4 образца с радиусом надреза 1 мм (образцы Иенаже).

15ГЮТ после индукционной сквозной за- калки (по результатам испытаний) 1025738 4 таллическое строение мартенсита

:,(11 - 12 балл зерна аустенита, средHRR площадь зерна .30-60 мкм ), в то время как при нагреве в печи получаемое зерно аустенита является более крупным (7 - 8 балл, средняя площадь

500 - 1000 мкм ). 2. му способу (среднее значение ударной вязкости и его точности при доверительном интервале

95 ) . 1025738

Т а б л и ц а 3

Глубина закалки по полумартенситу, мм

Предел выносливости

Твердость сердцевины, HRC

Содержание марганца, 3

1,4

В состоянии поставки (без термообработки ) НВ

180

После индукционной закалки

1,6

Сквозная

3,0

1,8

0,6

1,35

0,8

Из табл. 2 видно, что при закалке без отпуска имеет место наилучшее сочетание предела текучести и ударной вязкости, при этом даже при температуре -60 С имеет место высокий уровень ударной вязкости (не менее

5,9 кгс и), что вполне достаточно для хорошей-работы лонжеронов.

Образцы плоские с размером рабочей части 8 60 мм испытаны на испытательной машине ИРС в НАМИ.

Поверхностный слой (слой закалкиj со структурой малоуглеродистого мартенсита иеет следующие свойства: предел прочности (р 1 10-130 кгс/мм и предел текучестиbp<90-100 кгс/мм";

> удлинение d 10-124; ударную вязкость при 20ОСц„ = 7,0 + 0>5 кгс м,,а при

-60 >С а = 7,3 + 1,4 кгс ьГ" довери— т сс тельный интервал 953); предел выносливости Gq = 35-36 кгс/мм, твердость

HkC = 40-42.

Иэ приведенных данных видно, что имеются значительные воэможности снижения степени легирования стали для лонжеронов. Согласно ТУ 14" 1-760-73 содержание марганца в стали

15ГЮТ составляет 1,0- 1,43.

Данные табл. 3 показывают, что содержание мартенсита в стали может

8 табл. 3 приведены результаты испытания на усталость опытных сталей, закаленных при сквозном индукционном нагреве, но с разной глубиной закалки (как следствие разного содержания мар. ганца в стали, С 0,2, Si 0Ä33Ä

Нп 0,3-1,61). л. быть снижено до 0,6-0,93, при этом усталостная прочность не только не снизится, но даже возрастет. Кроме того, возможно уменьшение толщины роста веса лонжеронов.

Анализ распределения рабочих нагрузок по длине лонжерона грузового автомобиля КамАЗ длиной 6500 мм фиг. 2} показал, что для создания равноправного по длине лонжерона достаточно подвергнуть упрочнению на высокую прочность 1,предел текучести не менее 80 кгс/ммЯ} длину 2500мм.

Таким образом, анализ распределения рабочих напряжений по сечению лонжеронов указывает на возможность упрочнять на упомянутую выше высокую прочность не все поперечное сечение, а лишь его наиболее нагруженные зоны, а именно полки лонжеронов и части стенок (фиг. 3 } с получением в этих зонах структуры малоуглеродистого мартенсита.

1025738

1025738

Составитель А. Денисова

Корректор Г. Решетник

Редактор Ю, Ковач Техред H,Тепер

Заказ 4500/20 . Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4