Устройство для закалки остряков стрелочных переводов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 О 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

° ю с,Ф (21) 4625422/02 (22) 26.12.88 (46) 23.12.91. Бюл, % 47 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) Ю.Г.Руфанов, А.Ф.Тимченко, Г.А.Ткалич, А.А,Кибалов, А.Г.Серпенев, О.П.Юшкевич и В.Н.Колганов (53) 621.785.545.002.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Q 569615, кл, С 21 D 9/04, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКАЛКИ ОСТРЯКОВ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ (57) Изобретение относится к термической обработке металлов и сплавов, в частности к устройствам для закалки стрелочных переводов. Цель изобретения -повышение качества закалки путем дифференцирования

«. ЯЛ, 1700067 А1 подачи хладагента по длине спрейера и уменьшения изменения зазоров между закалочной кареткой и остряком, Устройство содержит ферму 1 с приводом ее перемещения 2, пневмоцилиндрами Зирычагами4и каретку 7 с закрепленными на ней индуктором 8 и спрейером 9 в виде размещенного в перфорированном коробе перфорированного патрубка 10 Г-образной формы и с установленными на его концах регуляторами давления хладагента, вертикальная часть которого расположена со стороны индуктора, а горизонтальная — no продольной оси короба. Такое выполнение спрейера позволяет дифференцировать подачу хладагента по длине спрейера, уменьшить расстояние между спрейером и изделием, обеспечивая качество закалки как по длине изделия, так и по его поперечному сечению. 4 ил., 1 табл.

1700067

Изобретение относится к термической обработке металлов и сплавов, в частности к устройствам для закалки стрелочных остряков, Цель изобретения — повышение качества закалки путем подачи дифференцирования хладагента по длине спрейера и уменьшения изменения зазоров между закалочной кареткой и остряком.

На фиг. 1 изображено устройство для закалки остряков стрелочных переводов; на фиг. 2 — спрейер; на фиг. 3 — график изменения интенсивности охлаждения по «rã::,ëè- е спрейера, на фиг. 4 — график распределения твердости по длине изделия.

Устройство состоит из фермы 1 с приводом 2 ее перемещения, пневмоцилиндрами

3, рычагами 4, остряком 5, поддерживающими пневмоцилиндрами 6, каретки 7 на подвеске с опорными роликами, индуктором 8, спрейером 9 с патрубком 10 и роликами 11 спрейера.

Устройство работает следующим образом.

Остряк 5 рычагами 4 с помощью пневмоцилиндра 3 выгибается на необходимый радиус и для исключения вредного влияния собственного веса и веса каретки 7 подпирается пневмоцилиндрами 6. После этого ферма 1 приводом 2 подводится под каретку

7, которая устанавливается на остряк, и на индуктор 8 подается напря>кение. По дости>кении остряком необходимой температуры включается передвижение фермы и в патрубок 10 спрейера 9 подается воздух, который через отв рстия в патрубке поступает в коробку спрейера 9 и через отверстия в нижней стороне коробки попадает на закаливаемую поверхность остряка 5. Таким образом, производится закалка остряка. По окончании закалки снимается напряжение с индуктора 8, патрубок 10 отключается от воздушной магистрали, ферма

1 приводом 2 выводится из-под каретки 7 и производится смена остряка. Закалка нового остряка производится по описанной схеме.

Равномерность охлаждения по сечению обрабатываемого иэделия достигается тем, что патрубок выполнен перфорированным и размещен внутри коробки параллельно ее стороне с душирующими отверстиями, Воздух из патрубка обьемно втекает в коробку и равномерно распределяется по сетке в конкретном сечении спрейера, Подключение патрубка с двух сторон через регуляторы позволяет регулировать количество выброса воздуха по длине спрейера. При полностью открытых регуляторах выброс воздуха больше в начале и в

40 конце спрейера и постепенно снижается к

его центру(обусловлено волновой природой движения воздуха, Выброс жидкости зависит от давления), Перекрывая, например, задний вентиль можно добиться такого положения, что выброс воздуха будет максимален у начала спрейера и постепенно снизится до минимума в его конце. Таким образом, применение предлагаемого технического решения позволяет менять интенсивность охлаждения по сечениям спрейера, управлять качеством закалки.

Установка спрейера на ролики способствует фиксации, стабилизирует расстояние между деталью и спрейером, позволяет получить повторяемость результатов. В отсутствии роликов расстояние между фиксированным спрейером и остряком меняется с 13 до 4 мм, Меняются условия охлаждения, создается подушка воздуха на поверхности детали, в результате чего меняются условия охлаждения, затрудняется подвод свежего воздуха к детали и сброс отработанного, Установка спрейера на ролики позволяет уменьшить изменение расстояния между деталью и спрейером с 13 до 10 мм, Уменьшение изменения интервала зазоров обуслс,ивается тем, что расстояние между опорньи. и роликами каретки превышает расстояние между опорными роликами в спрейере в 2 — 3 раза. Отсюда увеличение прогиба остряка при закалке в

3-4 раза эа счет нагрева головки рельсов, что в меньшей мере сказывается на изменении интервалов зазоров между спрейером и головкой остряка.

Поднимается уровень упрочнения в среднем на 40 НВ, т,е, если до применения данного технического решения твердость остряков находилась на уровне 320-350 НВ, то после применения уровень твердости поднимается до 360-400 НВ. При этом увеличена равномерность упрочнения по длине, разброс твердости снижен с 60 до 20 Н Б, Повышение твердости достигается за счетдифференцирования подачи воздуха по длине спрейера. Так, максимальная подача воздуха в начале спрейера позволяет повысить скорость отвода тепла с поверхности, пройти пик кривой термокинетической диаграммы, производить распад аустенита на троосто-сорбит, и последующее более мягкое охлаждение при прохождении под час55 тью спрейера с меньшим выбросом воздуха способствует протеканию процессов распада на глубинах 5 мм на сорбит.

Повышение равномерности упрочненния по длине обусловливается стабилизацией положения спрейера относительно

17Г0057

30

55 поверхности охлаждения при закалке за счет исключения вреднего влияния дополнительного изгиба на подвод струи воздуха из сопла спрейера к поверхности и сброса отработанного (исключение экранирования эа счет расширения струи).

Из таблицы видно, что при закалке с применением данного устройства получается более равномерное упрочнение остряков по вы:<ружкам. Равномерность (симметричность) закалки обусловлена более равномерным потоком воздуха, направляемым на остряк из спрейера, и стабилизацией положения спрейера относительно остряка за счет установки его на ролики.

Кроме того, изобретение позволяет снизить шумовой эффект на 5 — 10;,ь. Снижение шума обусловлено тем, что сечение патрубка 10 более чем в два раза меньше суммы всех отверстий на нем. 3а счет этого снижена скорость входа воздуха в коробку спрейера; более равномерно воздух распределяется по нижней стороне коробки.

Таким образом, наличие в спрейере перфорированного патрубка позволяет создать воздушный поток, в котором расход воздухаизменяется подлинеспрейера(фиг.

3а, кривая 1). При подключении воздушной магистрали с одной стороны интенсивность потока воздуха падает по мере удаления от точки подключения к периферии. Это приводит к тому, что кривая охлаждения головки рельса проходит через ферритоперлитную область с большей устойчивостью аустенита (фиг, Зб, кривая 1), что не позволяет получать требуемые значения твердости для стали со средним и нижним марочным составом. Увеличение скорости охлаждения за счет повышения интенсивности истечения воздуха из спрейера невозможно, так как при этом кривая охлаждения проходит через бейнитную область. Кроме того, повышается уровень шума до величины 130 — 140 дБ в широком диапазоне звуковых частот, что является недопустимым.

Применение звукопоглощающих экранов в условиях производства показало их малую эффективность и громоздкость.

Использование подключения перфорированного патрубка с двух сторон к воздушной магистрали позволяет повысить интенсивность истечения воздуха из спрейера и получить такое распределение воздушного потока, что он имеет минимальный расход и давление в центре спрейера (фиг.

3а, кривая 2) и максимальные. значения этих величин на входе и выходе из охлаждающего устройства. Такой характер распределения приводит к тому, что кривая охлаждения проходит через феррито-перлитную область с меньшей устойчивостью аустенита, в результате чего феррит практически не выделяется, Таким образом, кривая охлаждения (фиг. Зб, кривая 2) обходит область выделения избыточного феррита, после чего происходит снижение скорости охлаждения, благодаря чему распад аустенита идет не по и ром ежуточно му механизму, а и роте кает в области перлитного превращения, т.е. исключается возможность появления бейнита в микроструктуре упрочненного слоя, Показатели твердости по выкружкам вглубь от поверхности при закалке на известном и предлагаемом устройстве приведены в таблице, Дальнейшее повышение скорости охлаждения показывает отрицательное влияние на процесс структурообразования троосто-сорбита.

Применение патрубка Г-образной формы, вертикальная часть которого расположена со стороны индуктора, а горизонтальная размещена по продольной оси короба, позволяет повысить интенсивность истечения хладагента на входе в спрейер, а также задать форму кривой охлаждения для любого марочного химсостава стали и тем самым увеличить скорость охлаждения на начальном этапе (фиг, Зб, кривая 3), что устраняет возможность появления в структуре ферритной составляющей.

Относительно равномерности закалки по длине остряков с возможностью регулирования интенсивности охлаждения можно отметить, что подключение перфорированного патрубка через регуляторы позволяет управлять процессом закалки путем перераспределения воздушного потока под перфорированной пластиной спрейера, т.е. смещением минимума расхода воздуха в сторону входа или выхода из спрейера. Это позволяет изменять характер кривых охлаждения, что бывает необходимо при поточной закалке изделий, когда имеет место колебание химсостава металла остряков, В случае равномерности закалки по длине остряков с возможностью регулирования интенсивности охлаждения необходимо рассмотреть особенности конструкции остряка. Остряковый рельс стрелочного перевода условно делится на корень, который формируется путем горячего и рессования конца остряковой болванки, полнопрофильную часть и перо, имеющее профиль переменного сечения, После закалки остряка с использованием воздушника перечисленные конструкционные особенности приводят к возникновению колебаний твердости по длине (фиг,4, 1700067 кривая 1), которые существенно снижают качество изделий, Можно выделить две основные причины влияния конструкции на качество закалки.

Первая состоит в том, что после нагрева

ТВЧ металла в корневой части аустенит вследствие предварительной операции горячей выпрессовки обладает меньшей устойчивостью, чем в полнопрофильной. Это приводит к тому, что при постоянстве параметров охлаждения по длине твердость в корне выше, чем в полном профиле, Вторая причина заключается в том, что перо остряка имеет переменные площадь поперечного сечения и массу. При движении в закалочном устройстве эти характеристики убывают, В то же время интенсивность охлаждения остается неизменной, что приводит к постепенному повышению скорости охлаждения при .движении к концу пера, и, как следствие этого, твердость по длине остроганной части постепенно возрастает. Следовательно, для получения равномерной твердости по длине скорость охлаждения должна изменяться в зависимости от того, . какой участок поверхности остряка закали вается в данный момент. времени.

Для достижения этого устройство имеет регуляторы давления и расхода воздуха.

Это позволяет, пропорционально снижая давление на входе и выходе спрейера, сме. щать минимум расхода воздуха в ту или . иную сторону, одновременно изменяя ско рость охлаждения по длине остряка в ходе закалки, при этом форма кривой температура — время сохранится прежней, что обеспечивается применением в спрейере перфорированного патрубка, Сохранение

5 формы кривой охлаждения практически постоянной по длине позволяет получать стабильную троосто-сорбитную структуру и твердость в упрочненном слое головки остряка, в результате чего достигается равно i0 мерность закалки по длине остряка (фиг. 4, кривая 2). Следовательно, повышается качество изделия, Формула изобретения

Устройство для закалки остряков стре15 лочных переводов, содержащее каретку с опорными роликами с установленными на ней индуктором и спрейером в виде короба с перфорированным днищем, ферму с приводом ее перемещения и приспособлением

20 для зажима остряков в виде пневмоцилиндров и рычагов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества закалки путем дифференцирования подачи хладагента по длине спрейера и уменьшения изменения

25 зазоров между кареткой и остряком, спрейер выполнен в виде размещенного в коробе перфорированного патрубка Г-образной формы, вертикальная часть которого расположена со с ;."роны индуктора, а горизонЗО тальная разме.цена по продольной оси короба, с установленными на концах, патрубка регуляторами давления. хладагента, - при этом короб выполнен с опорными роликами.

1700067

200

due. 5

l0

0 100 2 egg gyp 5

Расиполнце nm ЗхаЯ 6спрей ер,ми а

О. л ФО бю Ю ЯЮ

Юраъг, с.

1700067

Рассжанце dm лба корня, р м

Фиг. Ф

Составитель Г.Сафронова

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор С,Пекарь

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

Заказ 4444 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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