Автоматизированная линия для термического упрочнения изделий

 

Изобретение относится к автомат эированным линиям для термического упрочнения изделий. Цель изобретениярасширение технологических возможностей и расширение сортамента обрабатываемьтх изделий. Изделие подается к соответствующей закалочной машине и остан.авливается соосно ее центру. Несущая штанга закалочной машины с узлом подвески спрейеров движется вниз до касания обода роликов. Планки спрейеров наезжают наклонной гранью на изделие и отклоняют спрейер к центру, обеспечивая между боковыми поверхностями изделия и спрейером зазоры. Двухканальный вал, жестко соединенный с узлом подвески, вращается и в вал через двухподводный шарнир подается жидкость. Охлаждающая жидкость подается из спрейерных на верхнюю и радиальные грани изделия, а из форсунок струи жидкости направляются к днищу и отражаясь от него, попадают на нижнюю грань изделия. Вертикаль ые ролики спрейеров прижимаются к внутренней поверхности изделия , в результате чего между боковыми камерами вращающихся спрейеров и радиальной поверхностью изделия постоянно поддерживается одно расстояние . Постоянный зазор поддерживается между центральной камерой спрейеров и верхней гранью изделия, т.к. обод узла подвески спрейеров, вращаясь , катится по горизонтальным роликам. По окончании охлаждения подачу жидкости отключают, спрейеры останавливаются и узел подвески спрейеров поднимают. Изделие передается на выгрузку. На линии можно обрабатывать изделия типа тел вращения широкого сортамента. 5 з.п. ф-лы, 5 ил. с (Л to со 4 СХ) 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1294843 (51)4 С 21 D 1/02 с I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕЧ ЕЛЬСТВУ

qtt с. с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3888944/22-02 (22) 22.04.85 (46) 07.03.87. Бюл. Ф 9 (71) Институт черной металлургии (72) Г.Н.Башилов, И.Г.Узлов, А.Т.Есаулов, Ю.И.Черевик, А.В.Степанец, В.П.Васильковский, M.A.Карасев, Н.Г.Мирошниченко, Б.С.Сомов»

С.А.Гусев, А.И.Мамин, П,Н.Новоселов, M.È,Ñòàpoñåëåöêèé и П.П.Быков (5)) 621.784.6(088.8) (56) Авторское: свидетельство СССР

Ф 1022498, кл. С 21 D 9/34, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 973634, кл. С 21 D 1/02, 1982. (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ

ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ (57} Изобретение относится к автомати зированным линиям для термического упрочнения изделий. Цель изобретениярасширечие технологических возможностей и расширение сортамента обрабатываемых изделий. Изделие подается к соответствующей закалочной машине и останавливается соосно ее центру.

Несущая штанга закалочной машины с узлом подвески спрейеров движется вниз до касания обода роликов. Планки спрейеров наезжают наклонной гранью на изделие и отклоняют спрейер к центру, обеспечивая между боковыми поверхностями изделия и спрейером зазоры. Двухканальный вал, жестко соединенный с узлом подвески, вращается и в вал через двухподводный шарнир подается жидкость. Охлаждающая жидкость подается иэ спрейерных на верхнюю и радиальные грани изделия, а из форсунок струи жидкости направляются к днищу и отражаясь от него, попадают на нижнюю грань иэделия.

Вертикальные ролики спрейеров прижимаются к внутренней поверхности изделия, в результате чего между боковыми камерами вращающихся спрейеров и радиальной поверхностью -изделия постоянно поддерживается одно расстоя ние. Постоянный зазор поддерживается между центральной камерой спрейеров и верхней гранью изделия, т.к. обод узла подвески спрейеров, вращаясь, катится по горизонтальным роликам. По окончании охлаждения подачу жидкости отключают, спрейеры останавливаются и узел подвески спрей еров поднимают. Изделие передается на выгрузку. На линии можно обрабатывать изделия типа тел вращения широкого сортамента. 5 з.п. ф-лы, 5 ил, 1294843

Изобретение относится к области термического упрочнения изделий типа тел вращения, например колец и бандажей.

Цель изобретения — расширение 5 технологических возможностей линии и сортамента обрабатываемых издепий.

На фиг. 1 схематично показана линия, горизонтальная проекция; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - эакалочная машина, разрез; на фиг. 4 — спрейер с узлом подвески; на фиг. 5 — разрез Б-Б на фиг. 4.

Автоматизированная линия для термического упрочнения иэделий включает расположенные по ходу технологического процесса механизм загрузки, содержащий рольганг 1, центрователи 2, упор 3 с приводом 4 подъема, механизм перемещения, включающий направляющие рельсы 5, тянущую цепь 6 с закрепленными на ней жесткими упорами 7 и приводом 8 ее перемещения, приемные столы 9, штабелеры !0 и закалочные машины 11, каждая из которых содержит опорное основание 12 с жестко закрепленными на нем вертикальными пневмоцилиндрами 13, спрейеры 14 с узлом 15 подвески и приводом 16 вращения, а также трубопроводы 17 для подвода охлаждающей жидкости. Каждый спрейер 14 состоит из трех камер: наружной боковой 18, центральной 19 и внутренней боковой 20. 35

Каждая закалочная машина имеет жестко закрепленное на опорном основании 12 центрирующее устройство 21, выполненное в виде рамы 22 с двумя 40 рядами направляющих роликов 23, в котором с возможностью вертикального перемещения установлена несущая штанга 24, связанная со штоками вертикальных пневмоцилиндров 13, внут- 45 ри которой в подшипниках 25 установлен двухканальный полый вал 26, верхний конец которого соединен с жестко закрепленным на штанге 24 приводом 16 вращения спрейеров 14, а к 50 нижнему концу прикреплен узел 15 подвески спрейеров, состоящий из ротора 27, выполненного в виде распределительной головки 28 с радиальными трубами 29 и ободом 30, и горизонтальных направляющих 31, которые установлены с возможностью перемещения. К горизонтальным направляющим 31, прикреплены спрейеры 14. Направляющие 31 шарнирно соединены с ротором тягами (рычагами) 32. Кроме того, каждая эакалочная машина имеет горизонтальное днище 33, расположенное ниже уровня,головок направляющих рельсов 5, а каждый спрейер 14 оснащен рядом форсунок 34, направленных под острым углом к горизонтальному днищу 29.

Горизонтальные направляющие 31 узла подвески 15 спрейеров шарнирно подвешены на роторе 27, а каждый спрейер 14 имеет два вертикальных ролика 35 и установочные планки 36.

Опорное основание каядой закалочной машины содержит горизонтальные обкатные ролики 37, установленные под ободом 30 ротора 27. Двухканальный полый вал 26 каждой эакалочной машины соединен через двухподводный гидравлический шарнир 38 с трубопроводами 17. Автоматизированная линия для термического упрочнения иэделий снабжена системой датчиков (не показаны), фиксирующих окончание соответству-ощих операций и дающих команды на начало последующих операций, благодаря чему работа линии после поступления иэделия на рольганг 1 протекает в автоматическом режиме.

Автоматизированная линия для термического унрочнения изделий с перечисленным оборудованием встраивается в поточные линии кольцепрокатных и бандажных цехов и в зависимости от заданной производительности на потоке включает соответствующее количество закалочных машин.

Автоматизированная линия работает в следующей последовательности.

Нагретое до температуры аустениэации изделие 39, например кольцо, укладчиком подается на рольганг 1, которым транспортируется вдоль автоматизированной линии до упора 3. При этом обрабатываемое изделие сначала центрируется по оси рольганга при помощи центрователей 2, направляющие которых разведены на размер, соответствующий наружному диаметру иэделия, а затем достигает опущенного упора 3 и останавливается.

Для подачи изделия к соответствующей закалочной машине 11 включают приводы подъема 4 упора 3 и перемещения 8 тянущей цепи 6. Упор 3 поднимается, открывая проход изделию, а тянущая цепь 6 начинает перемещаться.

1 2 9 - . 84 3

Один и! жестких упоров 7, !ах реня!. н— ных на глнущ и цепи 6, входит н контакт с внутренней поверхнастьк> кольца и;>ачинает тянуть изделие по направляю>>!им рельсам 5 вдоль техно>>с гичес- 5 кой линии. При этом спрейеры 14 закалачной ма>цины подняты с гарантираваннь>м зазором относительно леремещ>аемаго изделия. Когда кольцо 39 доходит до соответствующей закалочнай машины, привод 8 перемещения тянущей цели б отключается. Из>елие останавливается соасно центру закалочной машины.

В ц>токавь>е полости вертикальных пневмоцилиндрав 13, установленных на опорном основании 12, подается сжатый воздух, Несущая штанга 21 с узлом 15 подвески спрейерав 14 движется вниз па направляющим роликам 23 центрирующего устройства 21 ло тех пар, пока обод 30 узла подвески спрейеров не упрется в горизонтальные обкатные ролики 37. При опускании узла 15 подвески спрейерав 14 установочные планки 36, наезжая сво25 ей наклонной поверхностью на верхнюк, грань неподвижного изделия 39, о-.кланяются вместе с шарнирно подвешенными слрейерами >4 в направлении от центра изделия, обеспечивая между радиальными поверхностями изделия и соответствующими боковыми камерами 18 и 20 спрейеров гарантиронанные зазоры, исключающие возможность столкновения форсунок 34 и 35 вертикальных роликов 35 опускаемых спрейеров с нагретым изделием 39.

Такая самоустановка спрейера относительно радиальных поверхностей изделия особенно эффективна в случаях, 40 когда изделие имеет некоторую эллипс. ность (атклонение от округлости) или имеет место недостаточно точная остановка изделия, приводящая к отклонению центра изделия относительно закалочной машины.

В момент посадки обода 30 на горизонтальные обкатные ролики 37 подается команда на включение электро- 50 двигателя привода 16 вращения. Установленный в подшипниках 25 двухканальный полый вал 26 и жестко соединенный с ним узел 15 подвески спрейеров начинают вращаться. Через двух- 55 подводный гидравлический шарнир 38 в двухканальный полый вал 26 подается охлаждающая жидкость, причем через центральный канал полого вала, р>>с>>>>еде:I!iòñ .:>> i! i:к> 1 ii>>а>!к 28 >! >>>гкний рял радиальных 1!> б 29 охладит! л>, подводится н наружные баковы! 18 и

iiå нтральные 19 как>ер! нращаюп!их с ч спрейерав 14, а через кольцевой периферийный канал полого вала 26, распределительную головку 27 и верхний ряд радиальных труб 29 — во внутренние боковые спрейерные камеры 20..

Охлаждающая жидкость из отверстий спрейерных камер подается на верхнюю и радиальные грани обрабатываемого изделия 39. Из форсунок 34 струи охладителя пад острым углом направляются к горизонтальному днищу 33 и, отражаясь от него, попадают на нижнюю грань термоупрочняемого изделия.

Центробежные силы, которые возникают лри вращении спрейеров 14, отклоняют ,последние в направлении от оси вращения.

Вертикальные ролики 35 спрейеров прижимаются к внутренней радиальной поверхности изделия-кольца 39 и спрейеры катятся по ней как по копиру. В результате между боковыми камерами 18 и 20 вращающихся спрейеров и радиальными поверхностями изделия, даже в случаях его несаоснасти с "-акалочной машиной или отклонения от округлости, постоянно поддерживается одно и та же расстояние (40 — 50 мм).

Между центральными спрейерными камерами 19 и верхней .гранью изделия также поддерживается постоянный зазор, так как обод 30 узла 15 подвески спрейеров, вращаясь, катится по горизонтальным обкатным роликам 37, которые, воспринимая статические нагрузки, устраняют торцевое биение обода 30. По окончании процесса охлаждения отключают подачу охлаждающей жидкости, электродвигатель привода 16 вращения и включают вертикальные пневмоцилиндры 13 на подъеме. Спрейеры 14 останавливаются, а их вертикальные ролики 35 отходят от внутренней радиальной поверхности изделия. Несущая штанга 24 с двухканальным полым налом 26 и узлам 15 подвески спрейерав поднимается н крайнее верхнее лоложенче.

Включают привод 8 перемещения тянущей цепи. При этом тянущая цепь б при помощи жесткого упора 7 тянет охлажденное изделие 39 по направляющим рельсам 5 дальше по технологическому потоку.

5 1 29484

При эксплуатации автоматизированной линии можно применять два варианта загрузки закалочных машин — последовательную загрузку и непрерывную.

Когда изделие полностью охлаждается в одной закалочной машине, то целесообразно использовать последовательную загрузку, при которой сначала загружается четвертая закалочная машина, затем третья, вторая и первая. Термо- 1О упрочненные иэделия в той же последовательности выдаются на приемные столы 9, а затем на штабелеры 10, где они складываются в стопы.

После выдачи изделия иэ первой ма- 15 шины начинается следующий цикл загрузки. В зависимости от заданной

Э производительности на потоке количество работающих закалочных машин может изменяться от четырех до двух. 20

Наибольшую производительность линия имеет при использовании варианта непрерывной загрузки, согласно которому каждое изделие охлаждается в нескольких машинах, т,е. реализуется процесс ступенчатого термоупрочнения.

При работе на четырех машинах время охлаждения на каждой из них составляет одну четвертую от продолжительности полного охлаждения иэделия. При этом 30 изделие сначала загружается в первую эакалочную машину, где охлаждается до определенной температуры. После этого изделие из первой закалочной машины переводится во вторую, и одновременно З5 в первую машину с рольганга 1поступает следующее изделие. Затем следует операция охлаждения, после чего иэ второй машины иэделие поступает в третью, из первой — во вторую, с 40 рольганга 1 — в первую и т,д. Иэделия, прошедшие все четыре ступени охлаждения, выдаются на приемные столы 9 и штабелеры 10. Использование варианта непрерывной загрузки позволяет форми- 4g ровать на каждой машине свой режим охлаждения.

Использование предлагаемой линии позволит повысить пропускную способность термического участка на 19Х эа счет сокращения производительности цикла работы закалочной машины на

40 с.

Так как в процессе термоупрочнения 55 изделие неподвижно лежит на направляющих рельсах, а спрейеры, установленные в горизонтальных направляющих с возможностью перемещения, вращаются вокруг изделия, то в закалочных машинах линии можно термоупрочнять не только колеса, но и иэделия типа тел вращения широкого сортамента, такие как бандажи, кольца с широким диапазоном диаметров и высот, заготовки для шестерен, а также особо тяжелые кольцевые изделия диаметром до 3000 мм и высотой до 350 мм.

За счет дифференциального охлаждения иэделий в закалочных машинах формируется благоприятная система остаточных напряжений.

Так как все спрейерные камеры в процессе термоупрочнения оказываются точно сориентированными относительно соответствующих охлаждаемых поверхностей, это приводит к однородному распределению механических свойств в рабочем слое термоупрочненного изделия.

Формирование на каждой эакалочной машине своего режима охлаждения при непрерывном варианте загрузки дает возможность более гибко управлять процессом термообработки и осуществлять различные способы термоупрочнения.

Формула изобретения

1. Автоматизированная линия для термического упрочнения изделий, содер>кащая механизм загрузки, механизм перемещения изделий вдоль линии, последовательно установленные закалочные машины, каждая из которых выполнена в виде опорного основания с закрепленным на нем пневмоцилиндром вертикального перемещения, спрейера с узлом подвески и привода вращения спрейера, трубопроводы подвода охладителя к закалочным машинам, приспособление выгрузки, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и сортамента обрабатываем. х изделий, линия снабжена размещенными в каждой закалочной машине центрирующнм устройством, закрепленном на опорном основании, полой штангой, расположенной в центрирук1щем устройстве, и установленным ковксиально штанге в подшипниках многоканальным полым валом, соединенным с трубопроводом подачи охладителя, и верхним концом с приводом вращения спрейера, а нижним — с узлом подвески, выполненным в виде ротора с ободом с внешней стороны, распределительной головки

1294843 с радиальными трубами, закрепленными в роторе, и горизонтальных направляющих, имеющих возможность перемещаться и к которым прикреплены спрейеры, при этом центрирующее устройство выполнено в виде рам с направляющими роликами, а полая штанга соединенй с пневмоцилиндром вертикального перемещения.

„50

2. Линия по и. 1, о т л и ч а юm а я с я тем, что механизм перемещения выполнен в виде направляющих рельс и приводного цепного транспортера с упорами, 3. Линия по пп. 1 и 2, о т л ичающая с я тем, что она снабI ,жена расположенным в каждой закалочной машине ниже уровня головки направляющих рельс горизонтальным днищем, а спрейер выполнен П-образным

Я с рядом форсунок, нижние иэ которых направлены под острым углом к днищу.

4. Линия по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что горизонтальные направляющие узла подвески шарнирно соединены через тяги с ротором, а каждый спрейер выполнен с вертикальными роликами и направляющими планками.

5. Линия по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она снабжена установленными на опорном основании каждой закалочной машины под ободом роторе горизонтальными обкатными роликами.

6..Линия по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что многоканальный вал каждой закалочной машины соединен с трубопроводами подачи охладителя через многоподводный гидравлический шарнир.

l2

Фиг. 2

1 ) ФАЛА 1

3f

1294843

ЯФ 82

Составитель Н. Куэовкина

Редактор Н.Егорова Техред Л.Олейник Корректор С.Черни

Заказ.. 563/28 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4