Способ закалки листов
Изобретение относится к термообработке изделий из стального листа ,в частности, к способам зацепки листов, и может быть использовано в горном машиностроении для упрочнения желобов скребковых конвейеров. Цель - уменьшение термических повозок и повышение износостойкости. На листе осуществляют электролитно-плазменный нагрев локальных участков до достижения температуры аустенизации с противоположной стороны от места приложения нагрева с ограничением наибольшего размера участков 4-5-ю толщинами листа, одновременно с нагревом охлаждают периферию нагреваемых участков, а после нагрева лист охлаждают с двух сторон. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИК
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК
РЕСПУБЛИК дц С 21 D 1/40 () ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вод источчика, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM
ПРИ ГННТ СССР (21) 4113782/23-02 (22) 29.08.86 (46) 07.04.89. Бюл. Ф 13 (71) Проектно-конструкторский технологический институт Всесоюзного промьппленного объединения Союзуглемаша (72) Ю.Н.Тюрин и А.П.Гарбузов (53) 621.785.79(088.8) (56) PR "Металлургия", 1971, 4497411. (54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ ЛИСТОВ (57) Изобретение относится к термообработке изделий из стального листа, в частности к способам зацепки
Изобретение относится к термооб работке изделий из стального листа, в частности к способам закалки листов, и может быть использовано в горном машиностроении для упрочнения желобов скребковых конвейеров.
Целью изобретения является уменьшение термических поводок и повышение износостойкости.
Осуществляли закалку листов иэ среднеуглеродистой стали 35, применяемой для изготовления желобов скребковых конвейеров. Толщина листа 8мм.
Нагрев осуществляли до достижения температуры аустенизации с противоположной стороны от места лриложения нагрева электролитно-плазменным нагревателем с изменяемым диаметром ванны от 20 до 50 мм. Расход электролита через спрейера на охлаждение устанавливался О, 01-0, 03 и /с м .
Охлаждение зоны нагрева наступает сразу же по выключению подачи электÄÄSUÄÄ 1470781 А1 листов, и может быть использовано в горном машиностроении для упрочнения желобов скребковых конвейеров.
Цель — уменьшение термических повозок и повышение износостойкости. На листе осуществляют электролитноплазменный нагрев локальных участков до достижения температуры аустенизации с противоположной стороны от места приложения нагрева с ограничением наибольшего размера участков
4-5-ю толщинами листа, одновременно с нагревом охлаждают периферию нагреваемых участков,а после нагрева лист охлаждают с двух сторон. 1 табл. рического тока на нагреватель. Время охлаждения составляло 10-35 с.
В качестве рабочей жидкости (электролита) использовался 153-ный раствор кальцинированной соды. ЭлектриМ 4 ческое питание обеспечивалось от 4 специального источника с жесткой ха- 3 рактеристикой и выходным напряже- 1Р нием 210 В. 1
Заготовку-лист заземляли, а «а анод в электролитно-плазменном «агре- рава вателе подключали положительный выПо периферии ванны нагревателя устанавливали душирующее устройство для подачи воздуха с электролитом, обеспечивая расход воздуха 2-Зм /ч, а электролита 0,000 1 м /с и ° Окончательное охлаждение после дост оке«ия температуры аустенизации ocymeствляли с расходом жидкости О,OI
0,03 м /c м .
14707
Данная интенсивность охлаждения обеспечивала скорость охлаждения в диапазоне 500-600 С/с.
При опробовании способа измеряли прогиб листа на базе 100 мм, определяли размер пятна твердого включения с обеих сторон листа и твердость.
Твердость характеризовала полноту мартенситных превращений, соотношения размеров твердого включения со стороны нагревателя и с противоположной стороны характеризовали равномерность прогрева участка листа насквозь, а прогиб показывал эффектив- 15 ность способа закалки. Прогиб определяли индикатором часового типа, установленных на опорах с базой
100 мм (таблица).
Локальный нагрев листа до дости- 20 жения температуры аустенизации с противоположной стороны от места приложения нагрева необходим для обеспечения одинаковых структурных преобразований в металле и, соответственно, одинаковых изменений объема кристаллической решетки металла в локальном термоупрочняемом участке, что .обуславливает одинаковые напряжения на поверхностях упрочняемого листа. 30
Если, например, нагрев локального участка листа осуществляется недостаточно и обратная сторона листа не прогреется полностьюпо всему участку до температуры аустенитных превращений, стрела прогиба составит 0,35мм при полном прогреве 0,05 мм (опыты
14-17, таблица) ° Результаты этих опытов подтверждают важность отличительного признака и достижение на участ- 40 ке листа температуры аустенизации с противоположной стороны от места приложения нагрева.
Режим охлаждения периферии нагреваемых участков имеет решающее зна- 45 чение для получения цилиндрических твердых включений в листе. Интенсивное охлаждение (опыты 25 и 26) уменьшает диаметр твердого включеHHsi co cTopoHbI нагревателя. Отсутствие охлаждения вообще (опыт 30) или недостаточное охлаждение (опыгы 28 и 29) обуславливает увеличение-диаметра твердого включения со стороны нагревателя и, соответственно, увеличение прогиба листа.
Охлаждение листа после нагрева сразу же после отключения электрического тока осуществляли с двух
81 1 сторон за счет перемещения листа с нагретым твердым включением между двумя спреерами с подачей электролита до 0,03 м /с м . Таким образом обеспечивали одинаковые условия охлаждения, что обуславливало одинаковость структурных преобразований в металле. Охлаждение периферии нагреваемого участка осуществляли только во время нагрева и со стороны нагревателя.
Для охлаждения листа с двух сторон применялись два соосных спреера, между которых посредством шагового механизма, периодически вдвигали лист с нагретыми локальными участками, Расстояние между нагревателем и спреером равно или кратно расстоянию между локальными твердыми включениями на листе.
О п ы т 1. Осуществляли нагрев электролитно-плазменным нагревателем, имеющим диаметр активной части ванны
20 мм, на листах толщиной 8 мм, при напряжении 210 В, плотность тока в зависимости от времени нагрева изменяли от 6 до 10 А/см . Результаты опыта показали, что независимо от времени и степени прогрева участка листа прогиб его небольшой, что обусловлено небольшим (20 мм) диаметром закаливаемого участка. Прогиб листа уменьшается при прогреве его насквозь до температуры аустенизации. Из-за небольшого нагреваемого участка 20 мм рассеивание тепла в масле металла затрудняет прогрев листа насквозь,до достижения температу" ры аустенизации на верхней части листа.
О п ы т 2. Опыт проводили с нагревателем, имеющим активную часть— ванну диаметром 30 мм. Термические поводки листа при нагреве этим нагре" вателем уменьшаются с увеличением диаметра и температуры участка листа на противоположной стороне от нагревателя. О температуре листа делали выводы по замерам твердости после закалки.
При оптимальном режиме нагрева за
30 с твердость листа и диаметры закаленного участка почти одинаковы.
Термическая поводка минимальная.
О п ы т 3 и 4. Эти опыты проводили нагревателями, имеющими диаметр ванны 40 и 50 мм. Опыты показывают, что увеличение нагревателя до 50 мм
81 6 тый мартенсит до 50-607. объема, остальное — тростомартенсит. Переходная зона — тростомартенсит 40-45 HRC
Иредяагаемый способ закалки листов обладает следующими техническими преимуществами: возможно закаливать детали-листы практически без поводок с обеспечением объема закаленных участков в листе до 60Х, что повышает износостойкость деталей, позволяет их эксплуатировать в жестких условиях при знакопеременных нагрузках, вибрациях. В данном случае закаленные участки работают как твердые макровключения, а пластическое деформирование листа происходит в мягком не закаленном металле, окружающем эти включения.
Формула и з о б р е т е н и я
Способ закалки листов преимущественно для желобов конвейеров, включающий электролитноплазменный нагрев локальных участков листа и охлаждение жидкостью, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения термических поводок и повышения износостойкости, участки листа нагревают до достижения температуры аустенизации с противоположной стороны от места приложения нагрева с ограничением наибольшего размера участков 4-5-ю толщинами листа, одновременно с нагревом охлаждают периферию нагреваемык участков, а после нагрева лист охлаждают с двух сторон.
5 14707 обуславливает увеличение термических поводок. Даже при одинаковой твердости поверхностей закаленного участка изгиб листа в 2 раза выше при нагре5 ве участка диаметром 50 мм, чем 40 мм.
Дальнейшее увеличение диаметра обусловит увеличение неоднородности и изгиба ли. та.
О п ы т 5. Установив оптимальные технологические параметры: диаметр ванны нагревателя 35 мм, время нагрева листа толщиной 8 мм 30 с, определяли влияние интенсивности охлаждения по периметру нагреваемого участка. Охлаждение проводили во время нагрева воздушно-жидкостным душем.
Изменяли интенсивность охлаждения объемом расходуемой жидкости от 0 до 0,001 м /c м . Результаты опыта 2р показали, что интенсивное охлаждение уменьшает КПД нагревателя, снижается твердость и объем закаленного участка.
Уменьшение расхода жидкости на охлаждение по периферии участка ведет к 25 увеличению объема участка, твердости, но при этом увеличиваются терми" ческие поводки. При расходе жидкости
0,0001 мэ /с м2 наименьшие поводки и номинальный объем закаленного уча- 30 стка без разрушения оплавления поверхности.
Охлаждение нагреваемого участка производили сразу же после нагрева до температуры аустенизации жидкостью с расходом 0,03 м /с м2 . Время охлаждения составляло 20-25 с.
Структура закаленного слоя стали
35-мелкоигольчатый и крупноигольча1470781
Ж Cd с« I« о v и
Р«Я
И ИИИ И ИИ И ИИИИИООИ ИИОИ
- — --О Счr»wООwr wÎÎÎ вЂ” — -- — ОΠ— -— л л л л л л л л л л л л а л л л а л л л л л а л л л л л л л о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о — 1 — 4
С«! СЧ СО СЧ СО О СЧ О И СО И 0 О СО О И И И СО 00 СЧ И И 0 СЧ И И И «О 0
° - сч W 3 И «- 3 W W И И W W И И И И М W И И И И И И И И И И
И -б. с 1 М
"0 0
И И ! !
И1
)%1
И 0 СО О О О О И СО О О И СЧ СО О О О О И ОО О О СЧ О С Ul 0 Оо 0
СЧ СЧ С СЧ СЧ СЧ М М С Ъ СЧ С Ъ С Ъ С С Ъ - И И И С 1 С М М С Ъ -
3 1 lq„ !
-с )3 @гав
Х жo
ОИ0, I Р 4 Х
И т
° V «л ° ю ° » ои-оо л л л л л л л л л л л л а л л а л л л л л л л л л л л л л
О Î Î Î Î О О О О О О О О О О О О О О О О О О О О О О О!
Э U ф ., л
9 сбсб о и о и о и о и о и о и о и о и î и î и о и о и о î o o î о
СЧ СЧ С 1 М СЧ Сч М М СЧ СЧ С М СЧ СЧ С 1 С 1 СЪ М 1 М М С Ъ 3 л
0 0 0 0 0 0 О О О О О;О О О О О О О О О О О О О И И И И И И
СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ М СЪ С Ъ М М O O O O < O И И И И И И М С > С 1 С Ъ С 1 С Ъ
О СЧ М И 0 Л С!О ОЪ О СЧ М - И Ю Л О0 ОЪ О
СЧ С Ъ -- И 0 Л Со С!Ъ сч сч сч сч cv сч сч с сч сч м
М н
e v о
М Х
О О, u ICI о о и и! о ю с(!4 о ж
Ф
Ц
D3l
О 4 И О И И ОЪ ОЪ И О И СО Ch ОЪ О О О CO ОЪ О Сч С Ъ .4 Ф
I ! " » !» СЧСЧСЧ СЧММC«1C«1»СЧ «Ф б ИММСЧ1М 0 ОЪ СЧ И 0 0 СЧ CCl СО О И Ф CCl СО СЧ И Ф И СО О Сч И 0 И О И И 0
И И И И Ф W И И И W W И И И И W И И И И И И И И И
Q ж
Ф
Ц (с!
П!
