Способ поверхностной термической обработки изделий

 

Изобретение относится к высокочастотной закалке изделий сложной формы (типа шестерён, Муфт сцепления и т. д.). Производят индукционный поверхностный нагрев пбд закалку, кратковременное интенсивное охлаждение и самоотпуск, по окончании принудительного охлаждения в том же индукторе и на той же частоте производят дополнительный кратковременный индукционный нагрев поверхности обрабатываемого изделия до температуры самоотпуска. 1 табл., 3 ил. ел С

„„5Q„„1792985 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 D 1/42

ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

CCP

CCP).

АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ ст ст

К.., f1P vI 86l

19 5,с;

Изобретение относится к области высо- технологической линий механической обра ко частотной поверхностной закалки дета- ботки деталей. К ) л и и может быть использовано в Электроотпуск прй йндукционном на- Я ст нкостроительной, автомобильной, трак- греве (2) позволяет осуществить процесс в 0 то ной и других отраслях машиностроения. линии механйческой обработки, но этот проИзвестны способы высокочастотной по- цесс ненадежен. Для снятия в поверхностно ве хностной закалки с последующим низ- закаленных изделйях остаточных напряжек м:отпуском. При этом возможны два ний прогревать до температуры отпуска способа отпуска — в электрической печи и 200 — 300 С нужно на глубину, в 1,5 — 2 раза и дукционный.. -: .. - превышающую глубину закаленного слоя.

Печной отйуск (1) обеспечивает хоро- При этом в пределах нагреваемого слоя пеш е качества обработки, однако примене- реаад температуры не должен превышать ние его требует создания отдельных 10 — 20 град. Такие условия можно обеспете рмических участков.. он продолжителен, : чить только за счет увеличения времени начт сводит на нет одно из главных преиму- грева, что практически приводит к щ ств высокочастотной поверхностной за- сквозному нагреву детали, а большая прок лки.— возможностьвыполненияоперации . должительность отпуска увеличивает длит рмической обработки непосредственно е тельносФь всего цикла термической

-+ (21 (22 (4 (71 ск

rH им (7 и (5 ли(1" - .. 2

4912665/02 ... (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕРМИ19.02.91 . - ..., . ЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ

07.02.93, Бюл. ¹ 5 -: . . (57) Изобретение относится к высокочастот) Всесоюзный научно-исследователь- . ной закалке изделий сложной формы (типа й, проектно-конструкторскйй и техйоло- шестерен, муфт сцепления и т. д,). Произвоеский институт токов высокой частоты дят индукционный поверхностный нагрев . В.П. Вологдина . - .: - .: под закалку, кратковременное интенсивное

Г,Ф. Головин, Н.В. Зимин, Е.М, Иевлев . охлаждение и самоотпуск, по окончании .С. Румянцев . ; -, - .. принудйтельного охлаждения в том же ин) ГуляевА.П.Термическая обработкаста- дукторе и на той же частоте производят

Машгиз. 1960, с, 165-200, дополнительный кратковременный индукГ.Ф. Головин, М.М, Замятин. Высокоча- ционный нагрев поверхности обрабатываетная термическая обработка, Машино- мого изделия до температуры самоотпуска. оение, 1968, с. 90-98. . 1 табл., 3 ил.

Шепеляковский, Самоотпуск стаей сокочастотной закалке, Машгиз, 107.

1792985

55 обработки, что нарушает темп работы технологической линии или требует установки двух и более закалочных установок, Сократить и родолжител ьность индукционного электроотпуска можно, применяя для этой цели токи более низкой частоты, чем та, которая применялась при закалке, с таким расчетом, чтобы глубина проникновения тока в холодный металл была больше, чем глубина закаленного слоя. При всех вариантах индукционный электроотпуск не надежен, так как небольшое отклонение в режиме нагрева может привести либо к недостаточному прогреву глубинных слоев изделий, либо к переотпуску закаленного слоя, Наиболее близким к предлагаемому является способ поверхностной закалки с самоотпуском (3). По этому способу отпуск поверхностно-закаленного слоя осуществляется за счет тепла, сохранившегося в изделии после окончайия интенсивного охлаждения водой, Закалка с самоотпуском дает сравнительно хорошие результаты при обработке деталей простой формы, в частI ности, цилиндрических. В этом случае можно режим нагрева рассчитать таким образом, чтобы при закалке на заданную глубину после охлаждения внутри детали сохранился достаточный запас тепла для самоотпуска. При закалке с самоотпуском таких деталей, как шестерни, шлицевые валы и т. и, за счет внутреннего тепла не удается получить нужную температуру отпуска выступающих частей поверхности. Зубья шестерни или шлицевого вала остаются неотпущенными. При попытке создать такие условия, чтобы зубья прогрелись до нужной температуры, переотпускается впадина, Целью изобретения является повышение качества обрабатываемой зоны за счет равномерного нагрева закаленного слоя при отпуске, Для достижения поставленной цели предлагается при поверхностной термической обработке изделий сложной формы типа шестерен, звездочек, шлицевых валов и т. д., включающей индукционный поверхностный нагрев под закалку, кратковременное интенсивное охлаждение и самоотпуск, по окончании принудительного охлаждения и роиз водить дополни ел ьн ый кратковременный индукционный нагрев поверхности до температуры самоотпуска.

При этом отпуск поверхностных слоев на выступающих частях детали будет происходить за счет двух источников тепла— внутреннего, сохранившегося после прерванного интенсивного охлаждения, и наружного — благодаря дополнительному

4 индукционному нагреву. По аналогии с самоотпуском он назван само-поверхностноиндукционный отпуск — СПИО, В случае осуществления по заявляемому способу появляется возможность автоматизации процесса и лучшей организации труда на рабочих местах.

На фиг. 1 приведен график изменения температуры в поверхностном слое на зубе после самоотпуска и после самоповерхностного индукционого отпуска, СПИО (Тспио); на фиг. 2 — сечение шлицевого вала с указанием мест приварки термопар (1, 2, 3, 4, 5); на фиг. 3 — график распределения твердости по глубине зуба и впадины при осуществлении закалки по предлагаемому способу (СПИО) и закалки с самоотпуском (СО).

Способ осуществляют следующим образом.

20 Были проведены эксперимейты с измерением температуры в разных точках детали. Закаливался шлицевой вал муфты сцепления комбайна "Дон-1500" с наружным диаметром 50 мм, Высота шлицов — 2,5 мм. Муфта сцепления изготовлена из стали

45, Термопары приваривались в пяти точках по сечению вала (фиг, 2). Показания термо- . пар записывались на осциллографе Н-115.

Сравнивались двэ способа обработки: закалка с самоотпуском и дополнительным кратковременным индукционным нагревом до температуры самоотпускэ в том же индукторе и закалка с самоотпуском без дополнительного электронагрева. Применялся одновитковый индуктор-спрейер. Питание током 8 кГц осуществлялось от машинного генератора. Условия закалки во всех опытах оставались одинаковыми: мощность — 100 кВт, продолжительность нагре40 ва — 10 с. Изменялись условия охлаждения и повторного нагрева под отпуск (мощность и время нагрева). Расход охлаждающей жидкости при закалке составлял 0,3 — 0,5 м /см.

В таблице приведены характерные режимы обработки и результаты измерения температуры в характерных точках.

Иэ таблицы видно, что при самоотпуске (поз. 1, 2) без дополнительного индукционного отпуска температура в пределах закаленного слоя различается в пределах

80-85 С. Применение дополнительного индукционного нагрева приводит к выравниванию температуры отпуска (поз.. 3 — 6), Подбором продолжительности охлаждения душем определенной интенсивности и длительности индукционного нагрева под отпуск при определенных значениях потребляемой для этого мощности можно получить достаточно равномерный нагрев

1792985

10! закаленного слоя и тем самым обеспечить требуемое распределение твердости по его глубине.

По техническим условиям поверхностна твердость детали после отпуска должна бы ь HRC 52 — 54. Такая твердость равномерно о всей поверхности детали достигается

Формула изобретения

Способ поверхностной термической обтолько при использовании заявляемого способа, при котором твердость по впадине и на зубе практически не различается и колеблется по периферии вала в заданных преде5 лах. При закалке только с самоотпуском твердость зуба и впадин различается на 5 — 7

HRC — зуб оказывается недоотпущенным. шийся тем, что, с целью повышения качества обрабатываемой зоны за счет рав1792985

Составитель Г,Головин

Техред M.Моргентал

Редактор С,Кулакова

КоРРектоР C,Пекарь

Произаодс азино-издательокий комбинат "Патент", г. Ужгород. Ул.Гагарина, т01

Заказ 482 Тираж Подписное

ВНИИПИ Гонсударствейного Комитета ho изобрете .иям и открытиям при ГКНТ СССР

1130т5, Москва, Ж-35, Раушскал наб., 4/5