Устройство для охлаждения деталей

 

Изобретение относится к термической обработке стали и предназначено для использования при закалке трубчатых деталей, а именно полых роликов из стали пониженной и регламентированной прокаливаемости для подшипников качения. Устройство содержит патрубок загрузки, патрубок подачи охладителя, закалочную камеру, оснащенную центрирующими пластинами и отражателем и установленную соосно патрубку загрузки, который стыкуется с направляющими для перемещения деталей в закалочную камеру, а патрубок подачи охладителя выполнен со сквозными прорезями на конусообразном переходе. Использование изобретения позволяет обеспечить высокую интенсивность охлаждения всех закаливаемых поверхностей деталей (наружных, внутренних и торцевых). 3 ил.

Изобретение относится к термической обработке стали и предназначено для использования при закалке трубчатых деталей, в частности, полых роликов из стали пониженной и регламентированной прокаливаемости для подшипников качения.

Известно, что применение полых упруго-податливых роликов позволяет повысить долговечность подшипников [1] Однако требуемая высокая контактная выносливость и циклическая долговечность полых роликов может быть обеспечена только при наличии высокопрочных закаленных слоев по наружной, внутренней и торцевым поверхностям деталей, что достигается применением метода объемно-поверхностной закалки роликов с интенсивным охлаждением быстродвижущейся водой всех перечисленных поверхностей.

В настоящее время ролики подшипников качения изготавливают из стали марок ШХ15, ШХ15СГ и подвергают закалке с охлаждением погружением в масло или водяным душем в спрейерных устройствах [2] Охлаждение в масле неприменимо для роликов их сталей пониженной (ПП) и регламентированной прокаливаемости (РП) ввиду его недостаточной интенсивности, охлаждение водяным душем не позволяет закаливать внутреннюю поверхность полых роликов.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для охлаждения деталей [3] Устройство содержит закалочную камеру в виде полого цилиндра, патрубок подачи охладителя, патрубок загрузки и люк выгрузки деталей, при этом патрубок подачи охладителя выполнен с вертикальным участком с расширенной верхней частью и конусообразным переходом, патрубок загрузки установлен вертикально в верхней части патрубка подачи охладителя.

Недостатком данного устройства применительно к закалке полых роликов является невозможность достижения требуемой для сталей ПП и РП высокой интенсивности охлаждения внутренней поверхности роликов, обеспечивающей наличие закаленного слоя в данной зоне.

Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанного недостатка и разработке такого охлаждающего устройства, которое позволило бы обеспечить интенсивное охлаждение всех поверхностей полых роликов из сталей ПП и РП.

Задача решается тем, что в устройстве для охлаждения, содержащем закалочную камеру, патрубок подачи охладителя с конусообразным переходником, патрубок загрузки, установленный в патрубке подачи охладителя, согласно изобретению закалочная камера выполнена с центрирующими пластинами и с отражателем охладителя на выходе и расположена соосно патрубку выгрузки и состыкована с ним через направляющие перемещения, а патрубок подачи охладителя выполнен со сквозными прорезями на конусообразном переходнике, который соединен с закалочной камерой.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 разрез А-А; на фиг.3 разрез Б-Б.

Устройство содержит закалочную камеру 1 в виде вертикального цилиндра с размещенными в ней отражателем водяного потока 2, центрирующими пластинами 3 и упором 4; вертикальный цилиндрический патрубок загрузки 5, патрубок подачи охладителя 6 с конусообразным переходом 7, в котором выполнены сквозные прорези для прохода водяного потока; направляющие 8 для ориентированного перемещения деталей в закалочную камеру.

Устройство для охлаждения деталей работает следующим образом.

Поток воды под давлением постоянно подается от насоса через патрубок подачи охладителя 6 и выходит через закалочную камеру 1 и прорези на конусообразном переходе 7 патрубка подачи охладителя 6. Нагретые до температуры закалки ролики поступают в патрубок загрузки 5, откуда под собственным весом через направляющие 8 попадают в закалочную камеру 1, где располагаются на упоре 4 между центрирующими пластинами 3. При нахождении ролика в закалочной камере 1 плотный водяной поток проходит как вдоль наружной цилиндрической поверхности ролика, так и внутри отверстия, одновременно охлаждая и верхний торец полого ролика. Поток воды вдоль наружной поверхности изменяет свое направление отражателем 2 и охлаждает нижний торец ролика. Часть водяного потока удаляется через сквозные прорези на конусообразном переходе 7, что предотвращает избыточное давление в патрубке подачи охладителя 6 и подъем воды в патрубок загрузки роликов 5.

При опробовании устройства без прорезей на конусообразном переходе 7 вода при наличии ролика в закалочной камере 1 поднималась в патрубок загрузки 5 и, переливая через его верхний край, препятствовала быстрому падению ролика в закалочную камеру, что вызывало появление троoститных пятен на наружной поверхности и отсутствие закаленного слоя на внутренней поверхности роликов. После окончания охлаждения удаляется упор 4 и ролик выпадает из охлаждающего устройства.

Устройство было опробовано при объемно-поверхностной закалке полых роликов для буксовых подшипников железнодорожных вагонов. Цилиндрические полые ролики высотой 52 мм с наружным диаметром 32 мм и внутренним диаметром 12 мм, изготовленные из стали регламентированной прокаливаемости марки ШХ4 ГОСТ 801-78, подвергали объемно-поверхностной закалке при индукционном нагреве с охлаждением в заявленном устройстве. В результате был получен закаленный слой с твердостью НРС 63-67 на наружной, внутренней и торцевых поверхностях роликов. Подшипники с данными полыми роликами успешно выдержали стендовые и эксплуатационные испытания и приняты к внедрению на ряде подшипниковых заводов, что позволяет им впервые в мировой практике освоить массовое производство качественно новых подшипников с полыми упруго-податливыми роликами, обладающими повышенной долговечностью (в 2,85 раза для буксовых вагонных подшипников).

Формула изобретения

Устройство для охлаждения деталей, содержащее закалочную камеру, патрубок подачи охладителя с конусообразным переходником, патрубок загрузки, установленный в патрубке подачи охладителя, отличающееся тем, чт закалочная камера выполнена с центрирующими пластинами и с отражателем охладителя на выходе и расположена соосно патрубку загрузки и состыкована с ним через направляющие перемещения, а патрубок подачи охладителя выполнен со сквозными прорезями на конусообразном переходнике, который соединен с закалочной камерой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2