Способ управления процессом закалки

 

Изобретение относится к термической обработке и предназначено для Зтравления процессом закалки. Цель изобретения - повьшение прочностных свойств деталей. Управление процессом закалки основано на регистрации частоты отрыва пузырьковых скоплений с закаливаемой поверхности, измеряемой датчиком 6. Это позволяет, в свою очередь,регулировать частоту пульсации потока закалочной среды в камере 1 при помощи заслонки Ю, соединенной через исполнительный механизм 8 и усилитель 7 с датчиком 6. Кроме того, сравнивают нарастай: . количества магнитной фазы датчиком 11 в процессе мартенситного превращения с эталонным значением параметров потока закалочной жидкости и при их равенстве стабилизируют поток йхлаж- i дения. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) „"1) 4 С 21 Р 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ФюУ юанающю средг

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4145886/31-02 (22) 10.11.86 (46) 15.05.88. Бюл. N- 18 (71) Институт технической теплофизики АН УССР (72) Н.И.Кобаско, В.А.Лисовой и А.А.Халатов (53) 62!.785.616(088.8) (56) Натанэон Е.И., Теминко Л.С.

Одновременная закалка полуосей грузовых автомобилей. — Автомобильная промышленность, 1976, Ф 10, с. 30-35. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ЗАКАЛКИ (57) Изобретение относится к термической обработке и предназначено для управления процессом закалки. Цель изобретения — повышение прочностных свойств деталей. Управление процессом закалки основано на регистрации частоты отрыва пузырьковых скоплений с эакаливаемой поверхности, измеряемой датчиком 6. Это позволяет, свою очередь, регулировать частоту пульсации потока закалочной среды в камере 1 при помощи заслонки 10, соединенной через исполнительный механизм 8 и усилитель 7 с датчиком 6.

Кроме того, сравнивают нарастан. количества магнитной фазы датчиком 11 в процессе мартенситного превращения с эталонным значением параметров потока эакалочной жидкости и при их Ф равенстве стабилизируют поток охлаждения. ил.

1395683

Изобретение относится к термической обработке металлов, в частности к способам закалки стальных цилиндрических деталей в потоке воды под регулируемым избыточным давлением, и может найти. применение для термообработки деталей типа полуосей авто„мобиля.

Целью изобретения является повыше- 1О ние прочностных свойств закаливаемых деталей.

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит цилиндрическую рабочую камеру 1, имеющую вход и выход для охладителя 2. Внутри камеры co стороны входа и выхода уста: новлены центрирующие зажимы 3 и 4 соответственно, предназначенные для 2 » фиксации эакаливаемой детали 5. Указанные зажимы выполнены в виде подпружиненных конусов, установленных на кронштейнах. Один из указанных зажимов может быть выполнен с возмож- 25 ностью перемещения вдоль оси камеры 1.

На стенке камеры 1 со стороны входа охладителя установлен датчик б частоты колебаний паровой пленки (частоты отрыва пузырьковых скоплений), связанный через усилитель 7 и

1 исполнительный механизм 8 с приводом

9 перемещения заслонки 10.

На внутренней стенке камеры 1 по 35 центру детали 5 установлен датчик 11, фиксирующий изменение количества магнитной фазы в эакаливаемом материале в период мартенситных превращений, Устройство работает следующим об- 4р разом.

Предварительно нагретую до температуры аустенизации (870 С для среднеуглеродистых сталей) деталь 5 помещают в камеру 1, герметиэируют и соз- 5 дают поток в камере 1 закалочной жидкОсти (Воды)9 движущиися с постоянной скоростью около 5 м/с. При этом в камере поддерживается максимальное избыточное давление на уровне 5—

l0 бар.

В процессе пузырькового кипения на датчик 6 поступает сигнал частоты отрыва пузырьковых скоплений с поверхности детали 5, которые усили" ваются в усилителе 7 и поступают в исполнительный механизм 8, где эти сигналы преобразуются в управляющие импульсы, которые передаются на прнвод 9, работающий синхронно с задающей частотой от датчика б. Таким образом осуществляется регулирование частоты перемещения заслонки 10 резонансно с частотой отрыва пузырьковых скоплений, что приводит к созданию в камере 1 переменного давления охладителя 2.

Резонансная частота изменения давления, способствующая отрыву паровых образований, как для воды, так и для других жидкостей, используемых в качестве закалочных сред, находится в диапазоне частот 2-200 Гц.

Изменения давления в системе, в частности по гармоническому закону, увелИчивают тепловой поток при пленочном кипении и позволяют быстро разрушить паровую пленку. Тепловой лоток при колебаниях давления превышает не только тепловой поток при среднеарифметическом давлении, относительно которого производят изменения давления, но и тепловой поток под давлением, равным амплитудному значению колебания давления, т.е. колебания давления увеличивают тепловой поток на большую величину, чем это достигается при статистическом повышении давления.

Колебания давления распространяются в закалочной среде, где создается поле переменного давления при совпадении частоты изменения давления и частоты отрыва паровых скоплений, которые образуются на поверхности закаливаемой детали, наступает резонанс, способствунпций отрыву паровых образований и разрушений паровой пленки. Поэтому частота колебаний паровых образований обуславливает выбор частоты изменения избыточного давления.

Момент окончания процесса пузырькового кипения закалочной среды вблизи поверхности закаливаемой детали фиксируется датчиком 11 по заданному количеству магнитной фазы в закаливаемом материале, которое изменяется пропорционально увеличению в структуре эакаливаемого материала доли мартенсита. При достижении заданного значения датчик 11 выдает сигнал на. исполнительный механизм 8, который отключает привод 9 заслонки 10, после чего давление в камере 1 понижаечся дп 1-3 бар и создается интенсивный поток закалочной среды со скоро1395683

Формула изобретения

Составитель: А.Абросимов

Редактор Т.Лаэоренко Техред Л.Сердюкова Корректор О.Кравцова

Заказ 2468/27 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

11роиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уп. Лр< ен ная, 4 стью до 20 м/с. Выбор такого давления обусловлен техническими условиями подачи закалочной среды (воды) иэ водопроводной сети. Скорость потока сре"

5 ды также обусловлена максимальной технической возможностью закалочного устройства.

Возможны другие устройства, обеспечивающие импульсное повышение давления и вибрацию с частотой, соответствующей отрыву пузырьковых скоплений с закаливаемой поверхности.

Пример. Полуось автомобиля, изготовленную из ст. 40Х2МА, нагревали до 860 С и помещали в герметизи6 руемую цилиндрическую проходную закалочную камеру, в которую под давлением 6 бар нагнетали воду. В период 20 начала пузырькового кипения посредством заслонки, установленной на выходе потока иэ закалочной камеры, периодически создавали мгновенный останов движения потока среды с частотой за- 25 пираний 3 Гц. После окончания процесса пузырькового кипения (спустя 25 с) привод заслонки отключали и продолжали охлаждение детали в свободном потоке среды, движущейся со скоростью 30

10-15 м/с в течение 7 с,затем отключали подачу закалочной среды, деталь извлекали и производили отпуск при

620 С в течение 2 ч.

Способ закалки стальных цилиндрических деталей позволяет по сравнению с прототипом не только повысить качество закалки (полностью устранить возможность образования закалочных трещин, на 20Х повысить твердость поверхности деталей, на 15Х уменьшить коробление деталей, а также существенно улучшить равномерность закалки), но и повысить прочностные свойства материала в среднем Hà 20Х, что дает возможность заменить высоко« легированные марки стали на простые углеродистые. Долговечность полуосей из ст. 47ГТ при циклических испытаниях возросла более чем в 3 раза по сравнению с долговечностью полуосей, изготовленных иэ высоколегированной стали 40ХН2М.

Способ управления процессом закал" ки, включающий подачу охладителя в рабочую камеру и его циркуляций, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения прочностных свойств обрабатываемых деталей, регистрируют частоту отрыва пузырьковых скоплений с закаливаемой поверхности, осуществляют пульсацию потока охладителя в камере с частотой пульсации, равной частоте отрыва пузырьковых скоплений, одновременно измеряют изменение магнитной фазы в материале обрабатываемой детали в интервале мартенситного превращения, сравнивают ее с эталонным значением, при достижении которого поток охладителя стабилизируют.