Способ управления термообработкой металлических изделий
Изобретение относится к управлению процессами закалки и отпуска металлических изделий. Цель изобретения - повышение качества отпуска. Существо изобретения заключается в том, что при термообработке металлических изделий измеряют температуру (xj) изделия при закалке в печи. время выдержки (х,) при закалке, время переноса (х) в закалочную среду, температуру (х) закалочной среды, температуру (х,) отпуска.Поеле отпуска образца-свидетеля определяют значение обобщенного параметра термообработки по формуле Р 5 ( Sl/b; (х- -х.) /лх; /+Ъд ) /Н , при 0, 1,05 производят изменение температуры отпуска на величину лТ (P-l) Н,-/Ъ,, где Ь,,Ъ2,,Ъз, Ъц , bj - коэффициенты уравнения регрессии величин к,, Xj, X,, х, Ъо - свободный член уравнения регрессии; х, х, , х,, XjQ- заданные технологическим процессом значения величин х,, Xj,, х, х, X i Т - заданный технологическим процессом интервал варьирования температуры отпуска; Н. - измеренное значение коэрцитивной силы образцасвидетеля. 1. табл. (Л с to 00 ел д ю
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК!
51! 4 С 21 D 11/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3786660/22-02 (22) 04.09.84 (46) 23,0!.87. Бюл. У 3 (72) Д.Г.Шерман, С.И.Яворович, А.П.Любченко и Г.10,Койфман (53) 669:621.783.22(088.8) .(56) Филипов С.А., Фиргеч И,В. Справочник термиста, M. — Ë.: Машиностроение, 1964, с. 89-133.
Михеев М.Н. и др. Структура и физико-механические свойства сталей, Научные доклады, АН СССР, УНЦ ИФМ.
Свердловск, 1981, с. 1-11 ° (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМООБРАБОТКОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЭДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к управлению процессами закалки и отпуска металлических изделий. Цель изобретения — повьппение качества отпуска.
Существо изобретения заключается в том, что при термообработке металлических изделий измеряют температуру (х ) изделия при закалке в печи, „SU 1285032 А1 время выдержки (х ) при закалке, вр емя переноса (х ) в з акалочную среду, zevnep атуру (x> ) s акалочной среды, температуру (х, ) отпуска, После отпуска образца-свидетеля определяют значение обобщенного параметра термообработки по формуле Р=
=(/Ь; (х -х )/Ах; /+Ь )/Н, при
0,95) P v 1,05 производят изменение температуры отпуска на величину дТ=
=(P 1) ЙТ„Н, /Ь„, где Ь,, Ь,,Ь
Ь, Ь вЂ” коэффициенты уравнения pp.— грессии величин xi хтг хзэ Х49 хат Ь вЂ” свободный член уравнения рео и: хю хэ х, х,, х,.о данные технологическим процессом значения величин x% x ° хз х х Т вЂ” заданный технологическим
5 о процессом интервал варьирования температуры отпуска, Н вЂ” измеренное значение коэрцитивной силы образцасвидетеля. 1, табл, 1285032 л
Ъ1= К> У„ х " номер параметра(в кодовых
iv обозначениях) столбца в плане матрицы 0,1,2...,k определяемой по формуле
x= -L aх -x | ах, где а х — ши- — - х, -х;
2 интервал варьирования; среднее значение коэрцитивной силы Нс по m опытам в точке с нол уу мером v
N — общее число точек в плане матрицы.
По измеренным значениям контролируемых параметров закалки вычисляют величины отношения изменения контролируемого параметра закалки относительно их основного уровня х,х х„ к заданному интервалу варьировах -х; ния по формуле - — - йх, После отпуска образца-свидетеля измеряют коэрцитивную силу и определяют обобщенный параметр по формуле х;-х; 1
Р=(.Х . = . "), 6 H
1 с
Если Р 0,95...1,05, то температуру отпуска устанавливают согласно технологическому процессу.
В том случае, если параметр P находится вне интервала 0,95...1,05, то для получения деталей с эаданныИзобретение относится к области управления режимами и температурой закалки и отпуска металлических изделий, преимущественно из ферромагнитных материалов, после термичес кой обработки, включающей операции закалки и отпуска.
Цель изобретения — повышение качества отпуска.
Способ осуществляют следующим образом.
По измеренным значениям коэрцитив-„ ной силы вычисляют значимые (по критерию Гьюдента) коэффициенты параметров процесса термической обработки, представляемого в виде уравнения регрессии у=Ъ +Ъ| х|+Ь х +о ° о+Ь х о где Ь вЂ” коэффйциенты регрессии, i вычисляемые по формуле ми свойствами по коэрцитивной силе необходимо провести корректировку. температуры отпуска на величину Т.
Из уравнения регрессии термичес5 кой обработки получаем к
=г
1 о где Т вЂ” температура отпуска, заданная
10 технологическим процессом; Т вЂ” интервал варьирования температуры отпуска;
Т вЂ” температура нагрева деталей с учетом поправки, связанной с нарушением режимов закалки.
Принимая во внимание значение параметра Р, находим, что величина, корректирующая температуру отпуска, равна
hTÎ 1При Р=! ЬТ=О, т. е. корректировку температуры отпуска не проводят. Если Рф1, то ОТ 0 и необходимо проводить корректировку температуры отпуска в том случае, если 1| Т )+15 С. Экспериментально установлено, что если ьТ =50, то для среднеуглеродистых конструкционных сталей bg =3... 5, а значение коэрцитивной силы стали, .измеренное с помощью коэрцитиметра типа КИФИ-1, 1| =30...50 (усл ° ед.) после закалки и низкого отпуска. о 35 Тогда, если Т=+15 С, то максимальЕТЬ; ные изменения параметра h P-- — -- -,— АТ, Ц составят «+О 05. Следовательно, если 0,95 >Р > 1,05, то bT превышает 40 точность измерения температуры отпуска 20-15 С и необходимо вво-; дить поправку b Т, которая позволит, несмотря на наруп|ения при закалке получить изделия с заданными 45 свойствами. Опытным путем установлено, что взнять на результаты закалки можно в том случае, если bT не превьппает 3100 С. Если д Т+100 С, то изменить 50 свойства стали, изменяя только температуру отпуска, нельзя, в этих, случаях необходимо провести повторную закалку деталей. Способ повьппает производитель55 ность контроля, так как в нем отсутствуют операции построения тарировочных графиков зависимости коэрцитивной силы для каждого контролируемого параметра (температуры эа1285032 калки, времени закалки, aper,ени переноса в закалочную среду, температуры закалочной среды, температуры отпуска, времени отпуска), Для построения 7-8 таких графиков требуется провести измерение не менее 20-25 точек на каждый график, что составит 140-200 измерений. По предлагаемому способу при числе контролируемых параметров, равных 8,для 10 определения значимых параметров необходимо провести 16 опытов дробный факторный эксперимент 2 ). Следовательно, производительность контроля повышается не менее, чем 15 10-12 раз. Кроме того, на основании предварительно построенных графиков нельзя направленным обраэоь1 изменять температуру отпуска для получения 20 деталей с заданными свойствами. Связано это с тем, что различные факторы технологического процесса термической обработки по- разному влияют на значение коэрцитнвной силы. Так, например, увеличение времени закалки деталей повышает значение коэрцитивной силы, но в то же время увеличение времени переноса в закалочную среду уменьшает величину коз цитивной силы. При одновременном влиянии обоих факторов процесс становится неоднозначным и не уНравляеMblM ° Пример, Необходимо прокон35 тролировать режим закалки и температуру отпуска деталей шатуна тепловозного двигателя, изготавливаемых из ст. 40ХФА, Согласно технологическому процессу термическая обработки включает: нагрев до температуры закалки Т 880+20 С, выдержку при температуре закалки t =5+1 ч, закалку в воде с переносом в масло (время переноса в : 45 закалочную среду 15-60 с), отпуск при температуре Т„650+20 С, время отпуска t =5+1 ч. Контролируемыми параметрами тер- 5О мической обработки являются: темпЕ" ратура отпуска х, и соответствующий коэффициент регрессии Ь, температура закалки х и соответствующий коэффициент регрессии Ь, время закалки х и соответствующий коэффициент регрессии Ь, время переноса в закалочную среду х,1 и соответствующий коэффициент Ь . По измеренным значениям коэрцитивной силы определяем значимые коэффициенты уравнения регрессии, кото рыми являются. Ьз- 1,01, Ь -+1,01, 1,=3,99; Ь =40,59. При закалке партии деталей совместно с образцом-свидетелем измеряют отношения изменения времени выдержки при закалке и времени переноса в закалочную среду относительно их основного уровня к установленным интервалам варьирования: параметр х — основной уровень 5 ч, интервал варьирования 1 ч, параметр х — основной уровень 37,5 с, интервал варьирования 22,5 с. По измеренному значению коэрцитивной силы для образца-свидетеля опре-. деляют обобщенный параметр по формуле: хр-5 х -37 Я ) Р=(40 59-1 01 — -- +1 01 — - — -(— ° 1 22 5 Н Если Р=0,95...1,05, то hT40 и,детали отпускают при Т=650 20 С. Если РФ ф0,95 ...1,05, то вводят поправку на температуру отпуска по формуле Ьт=-(Р-1) -- — Н 3,99 Р>ведение поправки g Т позволяет получать изделия с заданными значениями коэрцитивной силы (Н =38,642,6 усл.ед.). В таблице приведены экспериментально измеренные значения параметров х, х, коэрцитивной силы H, а также определяемые по параметру Р поправки АТ для различных партий закалки шатунов, Введение поправки позволяет получать изделия с заданными по коэрцитивной силе,физико-механическими свойствами .и структу-рой. Таким образом, предложенный способ контроля режимов закалки и температуры отпуска позволяет путем направленного изменения температуры отпуска получать изделия с заданными свой ствами. Способ имеет следующие преимущества: возможность контроля температуры отпуска металлических изделий после закалки с учетом всех контролируемых параметров термической обработки, возможность оптимизации числа контролируемых параметров закалки и отпуска, что позволяет контролировать температуру отпуска после выполнения сложного комплекса техно! 285032 5" З 4 4 х и b ю 20 х3О 5 о aT=(Ð-1) -- Н гдех, иЬ, нс х2 Hbã Время переноса Поправка темКоэрцитивная Партия закалки Время закалОбобщ параметрр Коэрц. сила Нс,ед ° сила пературы отпь ка,Т С ки хор ч детали Н, ед. 40,5 1,07 -33,3 4 3 20 38 6 0 50 40 4 0 80 48 6 0 60 40 5 40,0 1,00 0 0,91 +54,1 1,00 0 42,0 40, 5 логических операций при термической обработке; возможность направленного изменения уровней параметров технологического процесса с целью повышения надежности термической обработки от реализации условий получения деталей с, заданными физико-механическими свойствами и структурой. Формула изобретения Способ управления термообработкой металлических изделий, преимущественно из ферромагнитных материалов, включающий измерение температуры закалки, времени выдержки при закалке, времени переноса в закалоч-ную среду, температуры закалочной среды и температуры отпуска, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества отпуска, дополнительно измеряют значение коэрцитивной силы образца-свидетеля и определяют значение обобщенного параметра термообработки по следующему уравнению при 0,95 P > 1,05 производят изменение температуры отпуска на величину, определяемую уравнением измеренное значение и коэффициент уравне= ния регрессии температуры отпуска; измеренное значение и коэффициент уравнения регрессии температуры закалки; измеренное значение и коэффициент регрессии времени выдержки при температуре закалки; измеренное значение и коэффициент уравнения регрессии времени переноса в закалочную среду; измеренное значение и коэффициент уравнения регрессии температуры закалочной среды, свободный член уравнения регрессии; заданная технологическим процессом температура отпуска; заданная технологичес-1 ким процессом температура закалки; заданное технологическим процессом время выдержки при температуре закалки; заданное технологическим процессом время переноса в закалочную среду; заданная технологическим процессом температура закалочной среды; заданный технологическим процессом интервал варьирования температуры отпуска; измеренное значение коэрцитивной силы образца- свидетеля. 1285032 Продолжение таблицы 6 7 Составитель Q.Абросимов Редактор В.Данко Техред Н.Глущенко Корректор С.111екмар t..Заказ 7603/29 Тираж 550 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,4 7 0 90 47 4 0 70 37 0,87 +76,6 42,5 1,16 -74,2 38,6
