Приспособление для высокотемпературной обработки изделий

 

Изобретение относится к технологической оснастке для высокотемпературной обработки изделий. Цель изобретения - повышение срока службы приспособления путем уменьшения скорости образования температурных трещин. Приспособление состоит из сочлененных между собой днища 1 и замкнутой обечайки 2, имеющей по меньшей мере одну пару двусторонних вертикальных канавок 3, образующих перемычку 4, в которой выполнены сквозные отверстия 5. расположенные вертикальным рядом с шагом, равным 2,5 - 5,5 диаметрам отверстия, при этом нижнее в ряду отверстие примыкает к днищу. В процессе высокотемпературной эксплуатации отверстия являются барьерами на пути продвижения термической трещины - температурного шва в направлении от верха обечайки к днищу , что повышает срок службы приспособления в 1,3 - 1,4 раза. 1 ил , 1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э F 27 0 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ i.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 3 (21) 4620119/02 (22) 12.12.88 (46) 07.04.91, Бюл. t4 13 (71) Новочеркасское производственное объединение "Магнит" (72) А.А,Сема в (53) 621 783.07 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1416842, кл. F 27 О 5/00, 1985. (54) ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к технологической оснастке для высокотемпературной обработки иэделий. Цель изобретения— повышение срока службы приспособления путем уменьшения скорости образования

„„5U ÄÄ 1640506 А1 температурных трещин, Приспособление состоит из еочлененных между собой днища

1 и замкнутой обечайки 2, имеющей по меньшей мере одну пару двусторонних вертикальных канавок 3, образующих перемычку 4, в которой выполнены сквозные отверстия 5. расположенные вертикальным рядом с шагом, равным 2,5 — 5,5 диаметрам отверстия, при этом нижнее в ряду отверстие примыкает к днищу. В процессе высокотемпературной эксплуатации отверстия являются барьерами на пути продвижения термической трещины — температурного шва в направлении от верха обечайки к днищу. что повышает срок службы приспособления в 1.3 — 1,4 раза. 1 ил., 1 табл.

1640506

20

30

55

Изобретение относится. к технологической оснастке для высокотемпературной обработки иэделий и может быть использовано в машиностроительной и других отраслях, Целью изобретения является повышение срока службы приспособления путем уменьшения скорости образования температурных трещин.

На чертеже представлено приспособление, общий вид.

Приспособление состоит из днища 1 и замкнутой прямоугольной обечайки 2, которая по периметру имеет по меньшей мере одну пару двусторонних канавок 3, образующих перемычку 4, толщина которой увеличивается в направлении от верха обечайки к днищу. В перемычке 4 выполнены сквозные отверстия 5, расположенные вертикальным рядом с шагом S, равным 2,2 — 5,5 диаметрам отверстия d, при этом нижнее в ряду отверствие примыкает к днищу, Технологический цикл работы приспособления включает размещение в нем изделий, . транспортировку в высокотемпературную нагревательную печь, нагрев, выгрузку из печи и охлаждение, В процессе эксплуатации приспособления в условиях циклического воздействия температур переменной величины в обечайке 2 и днище 1 возникают знакопеременные внутренние термические напряжения, которые после превышения допустимого уровня приводят к образованию надрывов в верхних частях перемычек 4, являющихся наиболее слабыми и перенапряженными участками конструкции. Образовавшаяся тонкая трещина выполняет функцию температурного шва, обеспечивая свободную деформацию верхних краев стенок приспособления и снижение величины остаточных нап . жений, В процессе последующей высокотемпературной эксплуатации приспособления происходит раскрытие образовавшейся трещины и ее распространение в нап .авлении к днищу 1. При этом укаэанное распространение периодически прерывается сквозными отверстиями, встречающимися на пути трещины. В результате периодических остановок продвижения термической трещины — температурного шва в направлении от верха обечайки к днищу— повышается удельная энергия разрушения перемычки 4. по всей ее высоте, поскольку требуется дополнительная упругая энергия на возобновление зарождения и распространение трещины в ребре, расположенном между смежными сквозными отверстиями, Описанный механизм образования температурного шва в перемычке исключает хрупкое, лавинное ее разрушение и снижает среднюю скорость образования температурного шва, что увеличивает срок службы приспособления за счет увеличения количества термоциклов, в течение которых величина деформации стенок. обечайки и размеры термических трещин находятся в допустимых пределах, Проведены эксперименты по проверке работоспособности предлагаемого приспособления в сравнении с известным приспособлением. Испытанное приспособление представляет прямоугольный литой контейнер с габаритными размерами 220 х 200 х х75 м:л, имеющий сочлененные между собой днище толщиной 5,5 мм и замкнутую обечайку, выполненную в виде четырех вертикальных боковых стенок толщиной 5 — 6 мм, в каждой из которых выполнена одна пара двусторонних канавок с образованием между ними перемычки толщиной, монотонно уменьшающейся в направлении к днищу

Образцы контейнеров отливают из стали

10Х18Н9ТЛ в сухие песчаные формы, В перемычках контейнеров выполняют сверлением сквозные отверстия диаметром 4,2 либо 6 мм, располагая их в виде вертикального ряда по высоте перемычки с различным шагом. После этого контейнеры запускают в эксплуатацию параллельно с контейнерами со сплошными перемычками. Цикл работ испытанных контейнеров с размещенными в них заготовками постоянных магнитов(масса садки 5 кг) включает нагрев до 1280 С, выдержку при этой температуре 30 — 40 мин и охлаждение на воздухе от 1280 С до цеховых температур со скоростью 100 — 150 С/мин.

В таблице приведены усредненные результаты сравнительных испытаний, Как следует иэ результатов экспериментов, заметное увеличение срока службы контейнера достигается при S = (2,5 — 5,5)d. 8 случае, когда S < 2,5 d, срок службы приспособления в целом меньше срока службы известного контейнера, тэк как термическая трещина, образующаяся в верхней части перемычки, имеет высокую скорость распространения к днищу, обусловленную тем, что трещина легко разрывает невысокие ребра. расположенные между сквозными отверстиями.

8 случае, когда S > 5,5 б, срок службы контейнера с отверстиями в его перемычках существенно не отличается от контейнера со сплошными перемычками, что связано с малым количеством барьеров на пути распространения термической трещины — температурного шва.

Кроме того, эксперименты показывают, что больший положительный эффект достигается в случае, когда нижнее отверстие в

1640506

В целом наиболее предпочтительным является выбор отверстий одного диаметра, равного (0,8 — 2,6) д, но не более ширины паза, и расположение этих отверстий вдоль продольной оси перемычки. поскольку в этом случае обеспечивается техногогичность конструкции, удобство выполнения отверстий и заданная величина S/d.

По сравнению с известным срок службы предлагаемого приспособления увеличивается в 1,3 — 1,4 раза. Результатом этого является экономия дорогостоящего жаростойкого материала и трудовых затрат на воспроизводство высокотемпературной технологической оснастки. вертикальном ряду примыкает непосредственно к днищу, по сравнению с выполнением этого отверстия на некотором расстоянии от днища, так как в последнем случае между отверстием и днищем образу- 5 ется ребро, способствующее концентрации внутренних напряжений. Зародившаяся в этом ребре трещина быстро переходит на днище, что уменьшает срок службы приспособления. При выполнении нижнего отвер- 10 стия, примыкающим непосредственно к днищу, удельная энергия образования термической трещины в днище увеличивается.

Как показывают экспериментальные исследования, величина диаметра отвер- 15 стия, равная в пределах d = (0,8 — 2,6) д, где д — толщина перемычки, расположенной между двусторонними канавками, не оказывает заметного влияния на достижение цели, а основным является высота ребра 20 между смежными в вертикальном ряде отверстиями, что охарактеризовано отноше- . нием шага S отверстий к их диаметру d.

Именно параметр 5/б характеризует степень торможения распространения терми- 25 ческой трещины — температурного шва по высоте перемычки. Также не оказывает существенного влияния на получение требуемого технического эффекта и смещение а отверстия от продольной оси, равное не бо- 30 лее 0,5 d. (При а > 0,5 d устье образующейся трещины в ребре, расположенном над смещенным отверстием, может получить изгиб и обойти это отверстие, в результате чего смещенное отверстие выполняет роль эле- 35 мента, тормозящего распространение трещины).

Формула изобретения

Приспособление для высокотемпературной обработки изделий, включающее сопряженные между собой днище и замкнутую обечайку с выполненными по ее периметру вертикальными пазами в виде двусторонних канавок с образованием между ними перемычки, толщина которой увеличивается от верха обечайки к днищу,о тл и ч а ю щ е е с я тем,что. с целью повышения срока службы путем уменьшения скорости образования температурных трещин, перемычки выполнены с расположенными вертикальными рядами сквозными отверстиями, размещенными с шагом, равным 2,5 — 5,5 диаметрам отверстия, при этом нижнее отверстие каждого вертикального ряда выполнено с примыканием к днищу.

* Известная перемычка

Составитель Г. Сафронова

Редактор М. Бобкова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Шекмар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 1011 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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