Способ изготовления упругих элементов

 

Изобретение относится к термической обработке стали концентрированными источниками энергии и может быть использовано в машиностроении .при изготовлении упругих элементов, например пластин клапанов из дисперсионно -т верденлцих сталей аустенитномартенситного класса. Цель изобретения - увеличение срока службы путем повышения сопротивления разрушения в зоне действия ударных и изгибных нагрузок . Сущность изобретения заключается в том, что локальный нагрев лазерным измерением холоднокатаной ленты из дисперсионно-твердеющей стали аустенитно-мартенситного переходного класса до температур выше обратного мартенситного превращения, но ниже температуры плавления по всему периметру свободной кромки пластины снижает чувствительность материала к различного рода концентраторам напря жений, возникающих на поверхности разделения после вырубки, повышая этим соответственно работоспособность пластины в процессе эксплуатации при действии изгибных и ударных нагрузок. 1 нп., 1 табл. с $ (Л

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 21 Р l/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. ) Н A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4233525/31-02 (22) 22.04 ° 87 (46) 30.12.88. Бюп. № 48 (71) Сумской филиал Харьковского поли-" технического института им. В, И.Ленина (72) В.А.Пчелинцев, В.Г.Марченко, А.Ю.Цупрун, Е.А.Коломыцев и В.Н..Закрой (53) 621.785.79 (088.8) (56) Авторское свидетельетво СССР № 387004, кл. С 2" D 7/13, 1970.

Авторское сидетельство СССР № 616305, кл. С 21 D 9/02, 1976. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПРУГИХ

ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение относится к термической обработке стали концентрированными источниками энергии и может быть использовано в машиностроении при изготовлении упругих элементов, например пластин клапанов иэ диспер1 сионно-твердеющих сталей аустенитномартенситного класса. Цель изобретения — увеличение срока службы путем повышения сопротивления разрушения в зоне действия ударных и изгибных нагрузок. Сущность изобретения заключается в том, что локальный нагрев лазерным измерением холоднокатаной ленты из дисперсионно-твердеющей стали аустенитно-мартенситного переходного класса до температур выше обратного мартенситного превращения, но ниже температуры плавления по всему периметру свободной кромки пластины снижает чувствительность материала к различного рода концентраторам напря- а

Ю жений, возникающих на поверхности разделения после вырубки, повышая этим соответственно работоспособность пластины в процессе эксплуатации при действии изгибных и ударных нагрузок.

l нп., 1 табл.

144 7878

Изобретение относится к термической обработке стали концентрировавHbl ми источниками энергии и может быть использовано в машиностроении при из в 5 готовлении упругих элементов, например пластин клапанов иэ дисперсионнэтвердеющих сталей аустенитно-мартенситного класса.

Цель изобретения — увеличение сро- 10 ка службы путем повышения сопротивления разрушения в зоне действия ударных и изгибных нагрузок.

Сущность изобретения заключается в том, что локальный нагрев концент- 15

pHpoBBHHblM источником энергии холод— нокатаной ленты из дисперсионно-твердеющей стали аустенитно-мартенситного переходного класса до температур выше обратного мартенситного превращения, 20 но ниже температуры плавления по всему периметру свободной кромки пластины снижает чувствительность материала к различного рода концентраторам напряжений, возникающих на по- 25 верхности разделения после вырубки, повышая этим соответственно работоспособность пластины в процессе эксплуатации при действии изгибных и ударных нагрузок. 30

При локальном нагреве в заявляемом интервале температур в структуре стали образуется аустенит, обладающий большей склонностью к пластической деформации и способностью поглощать энергию за счет дополнительного аус35 тенитно-мартенситного превращения при возникновении пиковых напряжений в зоне деформации. Нагрев до температур ниже обратного мартенситного превращения не обеспечивает получения структурного состояния, способного поглощать энергию при внешнем нагружении. Нагрев вьш е температуры плавления приводHT к нарjIIIpHHlo микро 45 геометрии поверхности из-за кратеров в зоне воздействия лазерного излучения.

На чертеже дана схема изделия (1) после вырубки из ленты (2) и зона ло50 кального нагрева (3) концентрированными источниками энергии.

Предлагаемый способ применительно к высокопрочным сталям переходного класса осуществляют следующим обра55 зом.

Ленту подвергают закалке с темпе0 ратуры 950-1050 С, холодной пластиче< кой деформации, старению при температуре ниже начала обратного мартенситного превращения, затем производят вырубку упругих элементов, подвергают упругий элемент по периметру свободной кромки местному нагреву лазерным излучением до температуры выше обратного мартенситного превращения, но ниже температуры плавления и производят окончательную обработку.

Пример. Для получения образцов пластин с высокими механическими свойствами производят вырубку из их ленты стали 09Х15Н910 которая прошла цикл обработки: закалку с темперао туры 1000-. 1050 С, холодную пластическую деформацию и старение при 450 С.

Затем образцы в зоне концентратора напряжений подвергают локальному нагреву до 1100-1200 С лазерным излучением на установке Квант- 6. Нагрев производят в импульсном режиме без оплавления поверхности кромок материала пластины. Оценку сопротивления разрушения осуществляют по результатам испытаний трех образцов как с нагревом лазерным излучением в зоне концентратора напряжений, так и беэ нагрева. На всех образцах пластин как до, так ипосле сравнительных испытаний осуществляют контроль количества мартенситной фазы.в зоне концентратора рентгеноструктурным анализом, а также измеряют микротвердость поверхности. Локальный нагрев производят до температуры выше начала обратного мартенситного превращео ния (800 С), но ниже температуры плавления (1200 С), Результаты испытаний даны в таблице.

Результаты испытаний показывают, что повышение значений величины критического раскрытия трещины (8, ) происходит при нагреве до температур вью, ше 800 С при незначительном снижении величины разрушающего напряжения (Gp).

Нагрев при 1300 С позволяет получить в 2,5 раза большие значения величины 8,, однако при этом происхо"= дит существенное снижение значений величины разрушающего напряжения (О ).

Данные по интенсивности образования мартенсита в процессе испытаний позволяет заключить, что нагрев стали аустенитно-мартенситного класса лазерным облучением в интервале температур 800-1200 С позволяет получить структурное состояние, обладающее в

Характеристика свойств

Вид обработки

Коэффициент

Разрушающее напряжение, 0,ИПа

Микротвердость, Н,, ИПа фаза, оС раскрытия трещиHbt 8, мкм

Нагрев лазерным излучением, С:

600

68!73

44О0

4600

610 46

36/62

26/60

3800

600 63

800

580 86

1200

25/28

2600

360 102

1300

П р и м е ч а н и е. В числителе указаны значения характеристик до испытания, в знаменателе — после испытания.

ВНИИПИ Заказ 6811/30 Тираж 545

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4!

4478

1,5-2 раза больше сопротивлением paýвитию трещины при незначительном уменьшении величины разрушающего напряжения.

Предлагаемый епособ изготовления упругих элемеытов из высокопрочной стали переходного класса по сравнению с иэвестным дает возможность получе- 10 ния физико-механических свойств, по— вышающих сопротивление разрушению материала в разных зонах нагружения, без снижения упругих свойств пластины клапана, повышает работоспособ- 15 ность упругих элементов, а локаль- ность нагрева снижает деформацию, пластин, что повышает плотность клапана.

78

Ф o p и у л а tt з о б р е т е и и я

Способ изготовления упруг их элементов, преимущественно пластин клапанов из дисперсионно-твердеющих сталей аустенитно-мартенситного класса, включающий закалку, холодную пластическую деформацию, старение, вырубку и локальный нагрев пластины источником энергии да 700-1000 С, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения срока службы путем повьш ения сопротивления разрушения в зоне действия ударных и изгибных нагрузок, локальный нагрев осуществляют по периметру свободной кромки пластины, а в качестве источника энергии используют лазерное излучение.