Способ термомеханической обработки деталей

 

Изобретение относится к термообработке и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для упрочнения рабочих поверхностей деталей, преимущественно тел вращения. Изобретением решается задача по увеличению глубины закаленного слоя. Способ включает нагрев поверхности детали пропусканием электрического тока через движущиеся контактные ролики, прижимаемые к обрабатываемой детали с требуемым давлением и перемещающиеся с требуемой скоростью, ударное воздействие на поверхность детали за последним роликом по ходу движения и охлаждение зоны нагрева, причем ударное воздействие создается охлаждающей жидкостью. Указанная задача решается за счет создания ударного воздействия на поверхность детали после нагрева и тем, что ударное воздействие создается охлаждающей жидкостью. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к термообработке и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для упрочнения рабочих поверхностей деталей, преимущественно тел вращения.

Известны способы поверхностной электроконтактной закалки деталей, включающие нагрев поверхностей деталей пропусканием электрического тока через движущиеся контактные ролики, прижимаемые к обрабатываемой детали с требуемым давлением и перемещающиеся с требуемой скоростью, и охлаждение зоны нагрева [1, 2, 3] Из известных способов наиболее близким по технической сущности является способ, описанный в авторском свидетельстве [3] Этот способ включает нагрев поверхности детали пропусканием электрического тока через движущиеся контактные ролики, прижимаемые к обрабатываемой детали с требуемым давлением и перемещающиеся с требуемой скоростью, создание давления на поверхность детали между контактными роликами с помощью деформирующего ролика.

Однако указанный способ позволяет получить закаленный слой только небольшой глубины. Это объясняется тем, что при обкатке роликом с требуемым давлением вследствие статического действия глубина деформации поверхностного слоя незначительна и, как следствие, возникают незначительные сжимающие напряжения по глубине.

Целью настоящего изобретения является увеличение глубины закаленного слоя.

Эта цель достигается тем, что за последним роликом по ходу движения создается ударное воздействие на поверхность детали с перекрытием зоны воздействия, причем ударное воздействие создается охлаждающей жидкостью. Создание ударного воздействия на поверхностный слой детали за последним роликом по ходу движения позволяет получить значительные остаточные напряжения по величине и глубине залегания, что увеличивает глубину закаленного слоя. Создание ударного воздействия охлаждающей жидкостью позволяет совместить ударное и охлаждающее воздействие, увеличить скорость охлаждения поверхности детали и увеличить глубину закаленного слоя.

На чертеже представлена схема предлагаемого способа поверхностной электроконтактной закалки деталей.

В патроне 1 и центре 3 токарного станка устанавливается обрабатываемая деталь 2. На суппорте 4 токарного станка устанавливается устройство, состоящее из контактных роликов 5 и 7, формирующего ролика 6, выполненного так, что электрическая связь между контактными роликами обеспечивается только через деталь, прижимного приспособления 8, источника тока 9 и ударного приспособления 10, создающие на поверхность детали ударное воздействие с требуемой частотой и давлением. Ударное приспособление 10 оказывает ударное воздействие рабочим телом, например роликом с пневмоприводом, вибрирующим с требуемой частотой, или охлаждающей жидкостью, пульсирующей с требуемой частотой и требуемым давлением.

С помощью суппорта 4 контактные ролики 5 и 7, формирующий ролик 6 и ударное приспособление 10 подводят к поверхности вала, прижимным приспособлением 8 создается необходимое давление роликов на поверхность детали. Включается станок, источник 9 тока, при этом деталь 2 начинает вращаться, на контактные ролики 5 и 7 подается требуемое напряжение от источника 9 тока, включается ударное приспособление 10 и механизм перемещения суппорта 4. Начинается процесс поверхностной закалки деталей.

Под контактными роликами 5 и 7 происходит мгновенное нагревание поверхностного слоя до критических температур, а роликом 6 осуществляется формирование поверхностного слоя. За роликом 5 создается ударное воздействие на поверхность детали с перекрытием зоны воздействия. Тепловое и силовое воздействия осуществляются одновременно. Ударное приспособление 10 наносит удары на обрабатываемую поверхность после теплового и силового воздействия электроконтактными и формирующим роликами. При этом удары наносятся с необходимой силой и частотой, это позволяет получить значительные остаточные напряжения по величине и глубине залегания. Необходимая скорость охлаждения обеспечивается теплоотводом в массу детали.

Если ударное приспособление 10 будет наносить удары на поверхность детали охлаждающей жидкостью, пульсирующей с требуемой частотой и требуемым давлением, то увеличится скорость охлаждения детали и увеличится глубина закаленного слоя.

Пример. Производя электроконтактную поверхностную закалку вала диаметром 660 мм, изготовленного из легированного чугуна, до закалки имеют исходную шероховатость Rz 40 и твердость HRC 30. Глубина закаленного слоя равна 2 мм. Используются контактные ролики шириной 8 мм и диаметром 300 мм, а формирующий ролик шириной 4 мм и диаметром 300 мм. Мощность источника тока N 10 квт. Скорость движения роликов относительно обрабатываемой поверхности составляет V 0,0123 м/с, давление роликов на вал устанавливается равным 0,7σ_т материала вала, т.е. 30 кг/мм².

Ударное приспособление наносит удары на обрабатываемую поверхность с энергией удара 1,5 кгс·м и частотой 5 гц. Удары осуществляются охлаждающей жидкостью.

Произведя поверхностную закалку вала по указанному режиму, получается глубина закаленного слоя, равная 2,7 мм при шероховатости поверхности Rz 6,3 и твердости закаленного слоя HRC 50 55.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить глубину закаленного слоя.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 1199807, кл. C 21 D 1/04, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР N 1325092, кл. C 21 D 1/06, 1987.

3. Авторское свидетельство СССР N 1713943, кл. C 21 D 1/06, 1989.

Формула изобретения

1. Способ термомеханической обработки деталей, включающий нагрев поверхности детали пропусканием электрического тока через движущиеся по поверхности детали с требуемой скоростью контактные ролики, приложение давления на поверхность между роликами и охлаждение, отличающийся тем, что в процессе охлаждения осуществляют приложение дополнительного давления путем ударного воздействия на поверхность.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ударное воздействие создают охлаждающей жидкостью.

РИСУНКИ

Рисунок 1