Способ термической обработки башмаков гусеничного хода

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для термической обработки сложнопрофильных изделий, в частности конструктивно выполненных в виде опорной подошвы и выпуклых рабочих головок, преимущественно башмаков гусеничного хода, рельсов и др. Башмак нагревают в щелевом индукторе до 900°С, охлаждают в воде до 135°С и отпускают. При отпуске подошву башмака размещают под индуктором, активные витки которого соосны почвозацепам, Зазор между подошвой и витками 4.,.5 мин. Одновременно с нагревом башмаку придают осциллирующее движение в плоскости, перпендикулярно активным виткам, с амплитудой, равной 54 мм (,9). 1 табл. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 21 D 1/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГЕ" 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4891464/02 (22) 01.11.90 (46) 07.01.93.Бюл М1 (71) Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" (72) А.К.Херсонский, Л.В.Андреева, M. СЛ юбашевский и Е.В.Шольц (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 485160, кл. С 21 D 9/04, 1975.

2. И нформационн ый листок Каэ Н ИИ НТИ при Госплане Казахской ССР hh 88-3, Рубрика 5521.99. Установка закалки ТВЧ детали 22.10А-1. Башмак, 02,1988г. с.4, (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

БАШМАКОВ ГУСЕНИЧНОГО ХОДА

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для термической обработки сложно-профильных изделий, в частности конструктивно выполненных в виде опорной подошвы и выпуклых рабочих головок, преимущественно башмаков гусеничного хода, рельсов и др, Известен способ закалки рельсов, включающий аустенизацию их в печи при температуре 810...840 С, подачу в положении головкой вниз и рельсозакалдчное устройство и перемещение со скоростью 0,5-1,0 м/с при многократном прерывистом спрейерном охлаждении с увеличением расхода охладителя (воды, подогретой до 30...45 С) по мере продвижения рельса от переднего торца до середины и уменьшением расхода охладителя по мере перемещения рельса от середины до заднего торца (11;,„, Я2,» 1786124 А1 (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для термической обработки сложнопрофильных изделий, в частности конструктивно выполненных в виде опорной подошвы и выпуклых рабочих головок, преимущественно башмаков гусеничного хода, рельсов и др. Башмак нагревают в щелевом индукторе до 900 С, охлаждают в воде до 135 С и отпускают. При отпуске подошву башмака размещают под индуктором, активные витки которого соосны почвозацепам, Зазор между подошвой и витками 4„,5 мин, Одновременно с нагревом башмаку придают осциллирующее движение в плоскости, перпендикулярно активным виткам, с амплитудой, равной 54 мм (К=0,9), 1 табл.

Обеспечивая повышение эксплуатационной стойкости рельсов путем стабилизации твердости по длине рельса, известный способ нетехнологичен иэ-за необходимости подогрева и выдержки в достаточно узком интервале температур (30...45 С) эакалочной жидкости (воды), необходимости использования сложной системы регулирования расхода закалочной жидкости.

Кроме этого, отсутствие в известном способе индивидуальной операции "отпуск рельсов" оказывает отрицательное влияние на стабилизацию таких прочностных характеристик материала, на предел прочности на изгиб, ударная вязкость и др.

Известен способ закалки ТВЧ детали

"Башмак", включающий индукционный нагрев башмака до температуры аустениэацйи

920-950 С в процессе проталкивания era

1786124 сквозь многовитковый индуктор, закалочное охлаждение с различной скоростью для полотна и почвозацепов башмака и самоотпуск Р3, Использование в известном способе приема охлаждения различных по объему и сечению полотна и почвозацепов башмака с различной скоростью не обеспечивает получения необходимой и равномерно распределенной твердости, предусмотренной требованиями ОСТ 23.1.178-87, что приводит к снйжению срока эксплуатации башмака в условиях твердых и каменистых грунтов, В то же время отсутствие гарантированного технологического отпуска (в известном способе использован самоотпуск) не способствует стабилизации прочностных характеристик, определяющих эксплуатационную стойкость башмаков и разброс значений укаэанных прочностных характеристик (предел прочности на изгиб, предел. выносливости, ударная вязкость и др.), настолько велик; что известный способ не может быть реализован в автоматическом режиме. Вследствие указанных недостатков известный способ не обеспечивает башмакам гусеничного хода высокой эксплуатационной стойкости, т.к. не позволяет получить детали со стабильными высокими значениями прочностных характеристик — высокой ударной вязкости сердцевины почвозацепа и максимальной величины предела прочности на изгиб полотна и основания почвозацепа башмака..

Целью изобретения является повышение прочностных характеристик и эксплуатационной стойкости термически обработанных башмаков гусеничного хода путем повышения поверхностной прочности, в т.ч. прочности на изгиб почвозацепа и полотна при высокой ударной вязкости сердцевины почвозацепа, что обусловливает адаптацию структурных и физико-механических характеристик к максимальным нагрузкам и напряжениям объемно напряженной схемы эксплуатации тяжелонагруженных сложнопрофильных изделий в виде плоской подошвы с равномерно распределенными выпуклыми выступами — головок, почвозацепов, йаправляющих и других конструктйвных элементов аналогичной формы и назначения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе включающем индуктивнный нагрев до температуры аустениэации. эакалочное охлаждение полотна и почвозацепа башмака и последующий отпуск, закалочное,охлаждение осуществляется до температуры ниже температуры начала мартенситного превращения материала

40 шением а=К ь где а- длина перемещения осциллирующего движения башмака, мм;

К вЂ” эмпирический коэффициент, 45 К=0,8...0,95;

tz — шаг почвозацепов башмака, мм, Термической обработке по предлагаемому способу подвергались башмаки гусеничного хода экскаватора дет.у2110,15.00.

50 001-02 с габаритными размерами

204х700х36 мм из стали 40Г ГОСТ 4543-71.

Пример 1. Нагрев производили в индукционном нагревателе щелевого типа для объемного нагрева до температуры аус55 тенизации 900ОС, затем детали поштучно переносили в водяной закалочный бак, где охлаждали до температуры ниже температуры начала мартенситного превращения (MH=310 С) на 175 С, т.е. до 135 С.

30 башмака на 160...190 С, а отпуск производят односторонним индукционным нагревом башмака посредством многовиткового индуктора, активные витки которого размещены в непосредственной близости от плоскости, параллельной полотну почвозацепа до температуры ниже температуры отпуска при улучшении для материала башмака на

70-100 С и ри одновремен но осциллирующем движении башмака в плоскости, перпендикулярной активным виткам индуктора, при этом длину перемещения осциллирующего движения ограничивают соотношением

Z=К tg, где Z — длина перемещения осциллирующего движения, мм;

К. — эмпирический коэффициент, К=0,80,95;

tz — шаг почвозацепов башмака.

Существенными отличиями предлагаемого способа термической обработки башмаков гусеничного хода от известного в технике решения являются:

1) ограничение температуры закалочно- . го охлаждения интервалом М =160-190 С;

2) осуществление отпуска односторонним индукционным нагревом подошвы башмака до температуры ниже температуры отпуска объемного улучшения для материала башмака на 70-100 С;

3) проведение отпуска при осциллирующем движении подошвы башмака над плоскостью индуктора, активные витки которого смонтированы перпендикулярно продольной оси индуктора на расстоянии шага почвозацепов башмака;

4) ограничение длины перемещения осциллирующего движения башмака соотно1786124

6,2

880

После завершения закалочного охлаж- Пример 3. Башмаки объемно нагредения башмак извлекали из закалочного ба- вали в щелевом индукторе до аустенитного ка и передавали на позицию отпуска таким состояния до температуры 900 С, охлаждаобразом, чтобы подошва его находилась ли в закалочной жидкоети (воде) до темпепод индукционным нагревом односторон- 5 ратуры 135 С и провели осциллирующий него действия, активные витки которого со- односторонний отпуск с амплитудой движеосны почвозацепам. Зазор между ния башмака L = 57 мм, что соответствует подошвой и активными витками 4...5 мм. К=0,95.

Индукционный нагреватель для отпуска пи- При этом трещинообразования на тается от генератора мощностью 250 кВт и 10 башмаке не наблюдались, но твердость и частотой 10 кГц, прочностные характеристики не соответстОдновременно с включением индукци- вовали поставленной задаче вследствие тоонного нагревателя и нагревом башмака, го, что нагрев башмака при отпуске последнему придавали одномерное осцил- производили двумя активными витками. лирующее движение в плоскости, перпен- 15 Твердость почвозацепа; HRC> 44...46 дикулярной активным виткам индуктора с Твердость полотна, HRC> 27...32 амплитудой, равной 54 мм (К=0,9), во почвоэацепа, МПа 1050

Нагрев под отпуск осуществляли до до- (твп полотна, МПа 740 стижения поверхностью почвозацепа тем- Ударная в з ос дарная вязкость почво- пературы на 70...100 С ниже температуры 20 зацепа, Дж/см сорбитизации, т.е. до 270...280 С. дарная вязкость полотна, После нагрева подошвы до температу- дж/ м 11,2

Ры отпУска нагРеватель отключали, пРекРа- Пример 4 р и м е р . агревали башмак до щали осциллирующее движение и башмак аустенитного состояния в щелевом индуктопередавали в специальную тару для склади- 25 ре до температуры 900 С, охладили в закарования, При этом получены следующие лочной жидкости (во е) и и 120"С прочностные ха акте истики.

Твердость на подошве, НКСГ 30„,32 отпуск с амплитудой движения башмака над

Твердость на почвозацепе, HRC> 47"48 витками L равной 52 мм, что мм, что соответствует о„/, почвозацепа, МПа 1110 30 коэффициенту К=0,95. При этом, несмотря а„полотна, МПа 960 на оптимальный режим осцилляций при отпуске, резко увеличилось трещинообразо, зацепа, Дж/см вание в процессе отпускного нагрева, что

Ударная вязкость полотна, 2 является окончательным браком.

Дж/см: 10,8 35 Пример 5. Произвели нагрев башмака

Пример 2. Последовательность про- до аустенитного состояния в щелевом инведения термообработки аналогична опи- дукторе для объемного нагрева до санной в примере 1. Аустениэация в T»„— 900 С, охлаждение в закалочной жидщелевом индукторе для обьемного нагрева кости (воде) до температуры 150 С, т.е, башмака при 900 С, закалочное охлажде- 40 (TM=160 С). Односторонний осциллируюние в воде до температуры t35 С, но при щий э.л. отпуск подошвы башмака был про- . проведений осциллирующего односторон- веден с амплитудой L=52 мм (К=0,95), него отпуска амплитуда движения башмака При замере твердости на подошве башравнялась 48 мм, что соответствовало К=0,8. мака и на поверхности почвозацепа выявПри этом на башмаке как на почвозацепе, 45 лен широкий разброс значений твердости таки на полотне недостигнута равномерная от 25 до 35 HRC> на полотне им от 38 до 45 и достаточно высокая твердость, и следова- HRC> на почвозацепе, Этот недостаток являтельно, износостойкость на поверхности ется следствиемдифференцированногопропочвозацепов вследствие локального пере- текания процессов самоотпуска в различных грева массивной части почвозацепа. 50 частях башмаков из-эа большого количества тепла, сохранившегося в нем после закалки.

Твердость почвозацепов, HRC> 41.„43 Предел прочности

Твердость полотна, НКСГ 26...28 почвозацепа, МПа сгвп/з почвозацепа, МПа 950 Предел прочности полотна, авп полотна,- МПа 720 55 Мпа 730

Ударная вязкость почво- Ударная вязкость почвозацепа, Дж/см 5,1 зацепа. Дж/см 4,3

Ударная вязкость полотна, В таблице приведены примеры резульДж/см 8,9 татов испытаний.

1786124

2=K с„ где 2 — амплитуда осцилляции, мм;

К вЂ” 0,8-0,95 эмпирический коэффициент;

tz- ширина шага почвозацепа, мм.

Реэультати териообработки

Твердость 11RCe Предеп проч- Ударная вяэностм .1Е1а кость,д!к/сиэ

Примечание

Пример

Характеристика нмдуктора or"" пуска

10аг почвоэацела,, ни. анетри

Технологическив пар

Длина осцнллируьу щего переиещения, Те!к!ература нагрева под эа- капку, С

Температура нагрева под отпуск,. С

Температура эакапочного охлаидения, С

uklr витков число витков поч воэацепа поч полот- тючвоэа- на воэа цепа цела по тот на гюлотна

30,;32 47...48 960 1110 10,8

26...28 41...43 720 950 8,9

250...340

250...340

52 60 60

48 60 60

135 -1 О

135эlо

6,2

5,1

900 10

900110

Трещинообраэование .в процессе отпуска

6О 6о 3

60 60 3

250...340

250...340

27...32 44...46 740 1010 11,2

30...32 48... 49 940 1120 9, 1

3 . 900 -10

4 900 10

135!! О

120010

Трещннообраэование в процессе отпуска

5,1

150 "1 О

900 10

9О0210

25.. ° 35 38...45

29...31 40...41

250...34О 52

250...340 52

730 880 7,1 . 4,3

60 60

60 60.3

Трещини в npouec" се отпуска

llотlб

7 . 900410

8 900!10

250... 340 54 60 60

250... 340 48 . 60 60 3

250...340 45 60 60 3

250...340 52 60 60 3

110 10

28...30 40...42

33...35 47...48

34...36 47...48

23...35 35...48

То we

110 -10

110э10

9 900"10

680 975 10,8 4,2

Разброс эначенид твердости

160

90O lO

160 250...340 55 60 60 3

160 250...340 48 60 60 3

160 250...34О 46 60 . 60 3

160 250...340 42 60 60 3

900tl0

9DO 10

900<1О

900410

23...35 35...42

23.;.35 35...40

23.. ° 35 35.. 38

28...32 35...42

675 980 10,8

675 972 10,8

675 940 10,8

675 955 10,8

4,25

4,2

4,6

4,2

То хе!.2

13

Распределение имкроструктури ob сечениа теоиэобааботамиэго по предлощенноиу способу бавмака приведена на Оиг.2

Составитель А.Херсонский

Техред М:Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор

Заказ 230. Тираж Подписное

ВНИИПИ ГоСударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Анализ результатов испытаний; приведенных в примерах 1...5, показывает, что башмаки, термообработанные по режимам, находящимся в пределах заявляемых значений позволяют стабильно получать вы- 5 сокую поверх!ностную твердость и износостойкость почвозацепа башмака и достаточно пластичное и упругое полотно, обладающее высокой степенью адаптации к рельефу твердых грунтов при эксплуатации, 10

Проведение термической обработки по режимам, выходящим за пределы значений заявленных в способе, не обеспечивает полного комплекса прочностных, упругих и из- . носных характеристик, способных создать 15 высокие эксплуатационные качества башмака, отвечающие современным требованиям к качеству экскаваторов.

Формула изобретения

Способ термической обработки башма- 20 ков гусеничного хода, включающий индукционный объемный нагрев башмака до температуры аустенизации, охлаждение и отпуск, o T л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости башмака за счет повышения его поверхностной прочности при высокой вязкости сер дцевины, охл "æäåíèå ведут до Мп (160...190 С), а нагрев под отпуск осуществляют с помощью индуктора с шагом активных витков, равном шагу почвозацепов башмака и с размещением витков со стороны подошвы башмака по середине почвозацепов, при этом нагрев ведут до температуры на 70-100ОС ниже температуры сорбинйзации с одновременным приданием башмаку осциллирующего движения параллельно продольной оси с амплитудой составляющей