Способ закалки кольцеобразных деталей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) (594 С 21 D 9/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

АО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВС!"..СЛН) 1,;; q (21) 3712196/22-02 (22) 12.03.84 (46) 07 ° 03.86. Бюл. И 9 (7 1) Луцкий филиал Львовского политехнического института (72) С.М.Кривош (53) 621.785.79(088.8) (56) Спектор А.Г. и др. Структура и свойства подшипниковых сталей.

М.: Металлургия, 1980, с. 172, рис. 101 (б) .

Там же, с. 204-207. (54) (57) СПОСОБ ЗАКАЛКИ КОЛЬЦЕОБРАЗHblX ДЕТАЛЕЙ, включающий нагрев и охлаждение в закалочной среде, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения величины закалочной деформации за счет ориентации деталей в горизонтальное положение и предупреждения возгорания закалочной среды поверхность закалочной среды покрывают слоем гранулированного материала с теплопроводностью и плотностью, меньшими теплопроводности и плотности закалочной среды.

1216229

Изобретение относится к термооб>аботке и может быть использовано для закалки деталей в форме, например, колец, торов илк обечаек, Целью изобретения является уменьшение величины закалочной деформации за счет ориентации деталей в горизонтальное положение и предупреждение.возгорания закалочной среды, На фиг ° 1 изображено устройство 1О для закалки деталей кольцеобразной формы беэ слоя грг.<улированного материала, на фиг. 2 = то же, с граиулированным материалом..

Устройство содержит закалочную 15 ванну 1 с закалочной жидкостью 2, детали 3 кольцеобраэной формы. кожух

4, соединяющий закалочную ванну с печью нагрева деталей под закалку, и слой 5 гранулированного материала.

Проходя через слой гранулированного материала, кольцеобраэные детали, первоначально падающие под различными углами к поверхности закалочЪС ной ванны, изменяют свое положение на более близкое к горизонтальному, уменьшая тем самым неосесимметричность охлаждения и величину чакалочной деформации„

При падении кольцеобраэной де†30 тали с углом Ц>, отличным от нуля, к горизонтальной поверхности закалочной среды, тот ее край, который первым входит в слой гранулирован ного материала, тормозится. В этот момент часть кольцеобразной детали„ находящаяся в свободном падении,.

Ф догоняет заторможенный участок, а вся деталь в целом переориентируется в положение, более близкое к

4О горизонтальному. Ориентации кольцеобразной детали в горизонтальное положение способствует и то, что плотность гранулированного материала меньше плотности эакалочной жидкости.

Низкая теплопроводность гранулированного материала выбирается кз необходимости не нарушать процесс охлаждения кольцеобразной детали.Теплоотвод в кольцеобразной детали при ее соприкосновении с гранулами с высокой теплопроводностью будет неравномерным, а в местах ка-сания накболее высоким. 55

Такая деталь, пройдя слой грану-. лированного материала, будет продолжать охлаждаться в закалочной жидкости неоз: чомерно, так как на ней уже появились участки с различн<эй степенью охлаждения. Таким образом, неравномерная степень охлаждения участков детали ведет к появлению ее неравномерной деформации, а также степени мартенситного превращения.

Значит слой гранулированного материала над поверхностью закалочной среды не несет функции ступени закалки (эакалочной среды), а является средством для ориентации кольцеобразных деталей в горизонтальное положение и обеспечивает их дальнейшее осесимметричное охлаждение в эакалочной среде, обеспечивая тем самым уменьшение неравномерности эакалочной деформации.

Если бы не было на поверхности эакалочной среды гранулированного материала с низкой теплопроводностью (закалка по известному способу), то в процессе погружения в закалочную жидкость угол д у детали также уменьшился бы. Но одновременно до полного входа детали в эакалочную среду наблюдалось бы неосесимметричное охлаждение детали, приводящее к неравномерности ее деформации и нарушению формы. Нарушение формы кольцеобразной детали в этом случае продолжается и после полного погружения. Это связано с тем, что деталь вошла в жидкость несимметрично охлажденной. Поэтому дальнейшее охлаждение различных участков кольца будет протекать с различной скоростью. Последнее приводит как к неосесимметричности деформации, так к степени мартенситного превращения. Все зто оказывает существенное влияние на изменение формы кольцеобразных деталей — появление овачьностк и конусности.

II р и м е р 1. Наружные кольца подшипников, изготовленные из стали Шх-15 диаметром 160 мм и средней толщиной стенки 6 мм, нагрели в печи до 8 0 С к закалили в ино дустриальном масле, причем поверхность эакалочной ванны покрыли слоем гранулированного материала — керамэкта толщиной 6-8 см.

Испытуемая партия составляла

100 колец. Деформацию колец (овальность) измеряли до к после термообработки.

1216229

° 1()> 6

11,1мкм/мм.

ВНИИПИ Заказ 963/30 Тираж 552 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Средняя овальность колец до термообработки составляла 37 мкм, после термообработки 68 мкм.

Транспортировку колец после нагрева в закалочную ванну (свободное падение) обеспечивали на расстоянии

1 м от закалочной жидкости.

Затем определяли коэффициент овальной деформации, служащий характеристикой технологического процесса, по известной зависимости: »»» 1» 10* . S

Р2 где 1 и 1 — средние овальности до о и после термической обработки соответственно;

D — - диаметр кольца, мм, S — толщина стенки кольца, мм, Пример 2. Проводили закалку таких же колец подшипников по известному способу, т.е. закалку в масле с вращением.

В результате коэффициент овальной деформации составил К=55 мкм/мм.

Таким образом, в результате закалки по предлагаемому способу коэффициент овальной деформации уменьшился, в сравнении с известным, почти в 5 раз.

Толщина и гранулометрический состав слоя выбирается в зависимости от размера и массы кольцеобразных деталей, а также высоты их свободного пацения.

По сравнению " известным предложенныи способ дает эффект, заключающийся в уменьшении величины закалочной деформации, что приводит к экоt0 мии потерь материала на механической обработке.

Кроме того, в известном способе закалки, включающем нагрев в печи, транспортирование в закалочную жидкость и охлаждение в ней, наблюдаются случаи возгорания закалочной среды (масла) при увеличении скорости подачи кольцеобразных деталей в закалочную ванну. При этом

2п вспышки паров масла переходят в устойчивое горение.

Предложенный способ исключает устойчивое горение масел в силу следующих причин: слой материала, 25 например керамзита, покрывающий поверхность закалочной среды, обладает низкой теплопроводностью, что препятствует передаче тепла от вспыхнувших паров масла к зеркалу ванны, а также дополнительному испарению масла и пополнению горючим материалом парофазной зоны горения, кроме тогс, слоя керамзита в зоне подачи деталей препятствует испарению закалочного масла чисто меха35 нически.