Способ поверхностной электроконтактной термообработки деталей

 

Изобретение относится к термообработке деталей и может быть использовано в машиностроительной промышленности для упрочнения рабочих поверхностей деталей. Техническим результатом изобретения является уменьшение внутренних напряжений и повышение износостойкости термообрабатываемой поверхности. Сущность изобретения: способ поверхностной электроконтактной термообработки деталей из железоуглеродистых сплавов включает пропускание электрического тока через контактные элементы, прижимаемые к обрабатываемой поверхности под давлением. При термообработке криволинейных участков колес подвижного состава контактные элементы располагают со смещением относительно друг друга и последовательно друг за другом под углом 70 - 110^o к касательной линии к образующей упрочняемой поверхности, формируя термообработанные участки в виде полос, при этом соотношение радиусов криволинейной поверхности и профиля контактного элемента составляет 1 : 0,8 - 0,98 при вогнутой криволинейной поверхности и 1 : 1,08 - 1,17 при выпуклой поверхности. Смещенные относительно друг друга контактные элементы могут быть установлены с перекрытием для получения зоны отпуска закаленной полосы, образованной впереди идущим контактным элементом. Полосы могут быть сформированы прерывистыми и расположены в шахматном порядке. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области термообработки деталей и может быть использовано в машиностроительной промышленности для упрочнения рабочих поверхностей деталей, в частности изобретение относится к способу поверхностной электроконтактной термообработки деталей.

Известен способ поверхностной закалки, согласно которому высокотемпературная струя подается к образующей поверхности под углом 30-60^o /1/.

Известен способ поверхностной электроконтактной закалки деталей, согласно которому нагрев поверхности осуществляют пропусканием электрического тока через движущиеся контактные ролики, прижимаемые к обрабатываемой детали с требуемым давлением и перемещаемые с требуемой скоростью, с последующим охлаждением зоны нагрева. При этом между контактными роликами создается давление на поверхности детали /2/.

Недостатком известных способов является невозможность осуществления термообработки криволинейных участков деталей, в том числе галтельного перехода и "выкружки" /гребня/ колес подвижного состава для увеличения износостойкости и снижения внутренних напряжений.

Цель изобретения - уменьшение внутренних напряжений и повышение износостойкости термообрабатываемой поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе поверхностной электроконтактной термообработки деталей, включающем нагрев детали пропусканием электрического тока через контактные элементы, прижимаемые к обрабатываемой поверхности под давлением, и охлаждение зоны нагрева, при электроконтактной поверхностной термообработке деталей на криволинейных участках колес подвижного состава контактные элементы располагают со смещением относительно друг друга и последовательно друг за другом под углом 70-110^o к касательной линии к образующей упрочняемой поверхности, формируя термообработанные участки в виде полос, при этом соотношение радиусов криволинейной поверхности и профиля контактного элемента составляет 1:0,8-0,98 при вогнутой криволинейной поверхности и 1:1,08-1,17 при выпуклой поверхности.

Смещенные относительно друг друга контактные элементы устанавливают с перекрытием для получения зоны отпуска закаленной полосы, образованной идущим впереди контактным элементом.

Полосы можно формировать прерывистыми и располагать в шахматном порядке.

В качестве контактных элементов можно использовать ролики, ползуны.

Расположение контактных элементов под углом, меньшем 70 или большем 110^o, не обеспечивает обработку пригалтельных прямолинейных участков, а это в свою очередь снижает износостойкость обрабатываемой поверхности.

Расположение контактных элементов со смещением относительно друг друга и последовательно друг за другом позволяет получить на обрабатываемой поверхности термообработанные и нетермообработанные участки в виде полос, что дает возможность регулировать соотношение площадей термообработанных и нетермообработанных участков, а это обеспечивает получение регулируемой износостойкости упрочняемой поверхности.

При обработке вогнутой криволинейной поверхности радиус профиля контактного элемента не должен быть меньше 0,8 от радиуса криволинейной упрочняемой поверхности, иначе будут формироваться очень узкие термообработанные полосы, что приведет к снижению общей износостойкости упрочняемой поверхности, если радиус профиля больше 0,98, то контактные элементы и упрочняемая поверхность будут плотно прилегать к друг другу и в процессе обработки возникает взаимное изнашивание контактных поверхностей.

При обработке выпуклых криволинейных поверхностей радиус профиля контактного элемента должен быть не менее 1,08, чтобы не возникало взаимное изнашивание контактных поверхностей, а при радиусе более 1,17 будут формироваться узкие термообработанные полосы.

При смещении контактного элемента относительно друг друга с частичным перекрытием в зоне перекрытия формируется полоса отпуска, что позволяет снизить внутренние напряжения по краям закаленной полосы.

Способ поясняется чертежом, на котором показан профиль обрабатываемой криволинейной поверхности колеса подвижного состава.

Способ поверхностной электроконтактной термообработки осуществляется следующим образом.

Контактные элементы 1 на криволинейную обрабатываемую поверхность 2 устанавливают последовательно друг за другом со смещением относительно друг друга и прижимают к ней с требуемым давлением.

Включается источник тока и на контактные элементы подается напряжение. Упрочняемая зона обрабатываемой детали быстро нагревается до температуры термообработки и осуществляется формирование термообработанных полос с требуемой глубиной термообработки /закалки и/или отпуска/.

Пример 1.

Поверхностной закалке подвергают галтельный участок 3 колеса подвижного состава. Для этого используют контактные элементы с радиусом профиля 0,9 от криволинейной поверхности. В результате получают закаленные полосы с износостойкостью упрочняемой криволинейной поверхности, увеличенной в 2-2,5 раза по сравнению с исходным материалом.

Пример 2.

Поверхностной закалке подвергают выпуклый участок /выкружка 4/ колеса подвижного состава. Для этого используют контактные элементы с радиусом профиля 1,10 от радиуса криволинейной поверхности. В этом случае также износостойкость упрочняемой криволинейной поверхности увеличивается в 2-2,5 раза по сравнению с исходным материалом.

Пример 3.

Поверхностной термообработке подвергается криволинейная поверхность колеса подвижного состава: галтельный участок /вогнутая криволинейная поверхность/ или выкружка /выпуклая криволинейная поверхность/. Контактные элементы устанавливают со смещением относительно друг друга и последовательно друг за другом таким образом, чтобы контактный элемент, идущий сзади, частично перекрывал полосу, получаемую впереди идущим контактным элементом. В результате формируется в зоне перекрытия полоса отпуска, снижающая внутренние напряжения по краям закаленной полосы. Перекрытие может составлять 0,15-0,5 от ширины закаленной полосы.

Согласно изобретению способ поверхностной электроконтактной термообработки позволяет восстанавливать изношенные детали на криволинейных участках с регулируемой износостойкостью. Данный способ может быть широко использован при ремонте трамвайных и железнодорожных колес, придавая им высокую эксплуатационную надежность.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки 1. Патент РФ N 2107739, кл. C 21 D 1/09, 27.03.98 2. Авторское свидетельство СССР N 1713943, кл. C 21 D 1/06, 23.02.92.

Формула изобретения

1. Способ поверхностной электроконтактной термообработки деталей из железоуглеродистых сплавов, включающий нагрев детали пропусканием электрического тока через движущиеся контактные элементы, прижимаемые к обрабатываемой поверхности под давлением, и охлаждение зоны нагрева, отличающийся тем, что при электроконтактной поверхностной термообработке криволинейных участков колес подвижного состава контактные элементы располагают со смещением относительно друг друга и последовательно друг за другом под углом 70 - 110^o к касательной линии к образующей упрочняемой поверхности, формируя термообработанные участки в виде полос, при соотношение радиусов криволинейной поверхности и профиля контактного элемента составляет 1 : 0,8 - 0,98 при вогнутой криволинейной поверхности и 1 : 1,08 - 1,17 при выпуклой поверхности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смещенные относительно друг друга контактные элементы устанавливают с перекрытием для получения зоны отпуска закаленной полосы, образованной впереди идущим контактным элементом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полосы формируют прерывистыми.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что прерывистые полосы располагают в шахматном порядке.

РИСУНКИ

Рисунок 1