Способ термической обработки зубьев дисков пил
Владельцы патента RU 2259408:
Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU)
Изобретение относится к способам термической обработки зубьев дисков пил, конкретнее зубьев дисков пил горячей резки. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости дисков пил горячей резки, снижение эксплуатационных затрат при термообработке. Для достижения технического результата в способе термической обработки зубьев дисков пилы нагрев зубьев пилы под закалку и отпуск ведут токами высокой частоты, подаваемыми с генератора на индуктор, при этом нагрев под закалку проводят при значениях силы тока сетки и силы тока анода соответственно 1,6 и 7,5 А, напряжении анода и контура соответственно 9,0 и 0,48 В до 820-850°С и охлаждают в полиакриловой соли железа при температуре 20-40°С, отпуск проводят при значениях силы тока сетки и анода соответственно 0,5 и 2,5 А, напряжении анода и контура соответственно 3,5 и 0,18 В при 260-270°С, глубина захода зуба в индуктор составляет 2,0-2,5 мм и окружной скорости вращения диска - 13,75 мм/с. 1 табл.
Изобретение относится к способам термической обработки зубьев дисков пилы, конкретнее зубьев дисков пил горячей резки.
Известен ряд способов термообработки листовых изделий, в частности зубьев дисков пил [1]. При этом качество режущей поверхности пил (зубьев) зависит как от нагрева поверхности, так и от закалочной жидкости.
Известен ряд способов нагрева металлической поверхности под закалку [2], наиболее экономичным является нагрев токами высокой частоты [3]. Однако для реализации качественного нагрева для определенных марок стали необходим подбор режимов нагрева (силы тока, напряжения, скорости подачи, способа охлаждения металла и др.). Для термической обработки конструкционных и легированных марок стали широко используются водные растворы [4], содержащие триэтаноламин, в которые дополнительно вводили: для уменьшения и исключения образования трещин - поливиниловый спирт [5], для повышения коррозионной стойкости - азотнокислый натрий [6], для увеличения закаливающей способности и уменьшения склонности к деформации - медный купорос [7]. Применяются также закалочные среды, содержащие соли азотной кислоты, углекислый калий, эмульсол [8] и поливинилацетат [9]. Однако используемые жидкости не позволяют обеспечить качественную закалку листовых изделий.
Известен также способ закалки зубьев пил в индустриальном масле [10] - прототип. Однако использование масла приводит к опасности возгорания, задымленности рабочих мест, загрязнению окружающей среды, возможности образования трещин на поверхности и разноструктурности в обрабатываемом изделии, в связи с чем снижается стойкость пил, а также повышаются (увеличиваются) эксплуатационные затраты при термообработке.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются повышение стойкости дисков пил горячей резки и снижение эксплуатационных затрат при термообработке.
Для достижения технического результата в известном способе термической обработки зубьев дисков пилы, включающем нагрев зубьев пилы под закалку и отпуск, охлаждение, нагрев зубьев пилы под закалку и отпуск ведут токами высокой частоты, подаваемого с генератора на индуктор, при этом нагрев под закалку проводят при значениях силы тока сетки и силы тока анода соответственно 1,6 и 7,5 А; напряжении анода и контура соответственно 9,0 и 0,48 В до 820-850°С и охлаждают в полиакриловой соли железа при температуре 20-40°С, отпуск проводят при значениях силы тока сетки и анода соответственно 0,5 и 2,5 А, напряжении анода и контура соответственно 3,5 и 0,18 В при 260-270°С, глубина захода зуба в индуктор составляет 2,0-2,5 мм и окружной скорости вращения диска - 13,75 мм/с.
Заявляемый способ термической обработки дисков пил был реализован при производстве дисков пил горячей резки, изготовленных из Ст50. Термическая обработка зубьев дисков пил горячей резки производилась на высокочастотном генераторе В4Г-2-100/0,066 в комплекте с установкой для термической обработки. Нагрев зубьев под закалку и отпуск производили в индукторе токами высокой частоты. Температура нагрева установлена опытным путем и регулировалась параметрами тока, напряжения и скорости вращения диска. При выходе из индуктора производится охлаждение зубьев в закалочной среде на твердость 55-60 HRC, на втором обороте диска параметры нагрева (ток и напряжение) меняются и производится отпуск на твердость 48-54 HRC.
В качестве закалочной среды использовали водополимерную жидкость ПК-2, изготовленную по ТУ 2219-001-494220089-2001 ЗАО «Иркутскдортехкомплект», разработанную в институте органической химии Академии наук СССР, г. Иркутск. ПК-2 представляет собой полиакриловую соль железа. Данная среда негорюча, нетоксична, имеет свойства, близкие к свойству минеральных масел, но превосходит их и другие водополимерные смеси по продолжительности эксплуатации и качеству термической обработки. При использовании ее не требуется специальных средств защиты, системы вентиляции, пожаротушения и аварийного слива. Применение ее позволяет исключить пожароопасность, повысить культуру производства и улучшить экологию окружающей среды.
Рабочий раствор для проведения опытов готовили в соотношении одна часть концентрата ПК-2 и семь частей воды. При этом кислотный показатель раствора (рН) составил 7,65, плотность при температуре 20-80°С изменялась от 1,004 до 0,974 г/см3, а кинематическая вязкость от 1,51 до 0,74 мм2/с.
Заявляемые параметры были подобраны экспериментальным путем для определения оптимального режима термообработки (закалки и отпуска) зубьев пил горячей резки. При проведении каждого опыта задавались определенными параметрами тока и напряжения, подаваемого с генератора на индуктор для разогрева металла диска под закалку, глубиной захода зуба в индуктор, температурой закалочной среды и окружной скоростью вращения диска, т.е. скоростью прохождения зуба по индуктору. Влияние температуры закалочной жидкости на величину твердости и структуру металла после закалки определили в лабораторных условиях. Удовлетворительная закалочная способность жидкости проявляется до 40°С, свыше 40°С качество закалки снижается. Поэтому опыты проводились при температуре закалочной среды от 20 до 40°С и постоянной окружной скорости вращения дисков 13,75 мм/сек. Параметры тока, напряжения, температуры разогрева зуба пилы под закалку и отпуск, глубина закаленного слоя и твердость зуба после закалки и отпуска приведены в таблице. Из всех проведенных опытов наилучшее сочетание твердости и глубин закаленного слоя получено при термообработке зубьев по режиму № 5. При закалке по режимам № 1 и 2 получена высокая твердость, что приводит к выкрашиванию в процессе эксплуатации диска; при закалке по режимам № 3 и 4 происходит неполная закалка металла с выделением дендритной фазы, что приводит к быстрому износу зубьев диска, а также их смятию при эксплуатации.
Использование заявляемого способа термической обработки позволило повысить стойкость дисков пил горячей резки до переточки на 3,7%, снизить эксплуатационные затраты на термообработку на 1,1 руб. на 1 кг закалочной жидкости.
| Таблица | ||||||||||||||
| Номер режима | Закалка | Отпуск | Глубина захода зуба в индуктор, MM | Общая (мартенсит + переходная зона) глубина закаленного слоя, мм | Твердость HRC на 1/2 высоты зуба | Примечание | ||||||||
| Ток, А | Напряжение, В | Температура нагрева, °С | Ток, А | Напряжение, В | Температура нагрева, °С | |||||||||
| сетки | анода | анода | контура | сетки | анода | анода | контура | |||||||
| 1 | 1,7 | 8,0 | 9,5 | 0,52 | 875-961 | 0,6 | 3,0 | 4,0 | 0,20 | 260 | 4 | 13 | 54-56 | Высокая твердость |
| 2 | 1,7 | 8,0 | 9,5 | 0,52 | 875-961 | 0,5 | 2,5 | 3,5 | 0,18 | 267-271 | 3 | 10 | 55-56 | Высокая твердость |
| 3 | 1,5 | 7,0 | 8,5 | 0,42 | 667-686 | 0,6 | 3,0 | 4,0 | 0,20 | 263-277 | 2,5 | 6 | 51-39 | Неполная закалка, выделение феррита |
| 4 | 1,5 | 7,0 | 8,5 | 0,42 | 667-680 | 0,5 | 2,5 | 3,5 | 0,18 | 262 | 2-2,5 | 5,95 | 53-36 | Неполная закалка, выделение феррита |
| 5 | 1,6 | 7,5 | 9,0 | 0,48 | 820-850 | 0,5 | 2,5 | 3.5 | 0,18 | 260 | 2-2,5 | 8,0 | 51-49 | Наилучшее сочетание твердости и глубины закаленного слоя |
Список источников
1. Л.Д.Соколов, В.М.Гребенник, М.А.Тылкин. Исследование прокатного оборудования. - М.: Металлургия, 1964. - 435 С.
2. Б.И.Гинзбург, В.И.Деревянко, В.Г.Пичугин / Электроконтактная установка для закалки зубьев дисковых пил // Металлург. - 1981. - № 2. - С.37.
3. Упрочнение дисков пил горячей резки металла с нагрева токами высокой частоты / Спухин А.Ф., Беда Н.И. и др. // Бюллетень ЦНИИ информации черной металлургии. 1974. - № 15. - С.38.
4. Закалочная среда ПК-2 / Горюшин В.В., Арифметчиков В.Ф. и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1986. - № 10. - С.9.
5. А.с. СССР № 618424, кл. C 21 D 1/60.
6. А.с. СССР № 456869, кл. C 21 D 1/60.
7. А.с. СССР № 863671, кл. C 21 D 1/60.
8. А.с. СССР № 768831, кл. C 21 D 1/60.
9. А.с. СССР № 827564, кл. C 21 D 1/60.
10. СТП 103-21-94. Стандарт предприятия ОАО «НКМК» «Диски пил
горячей резки».
Способ термической обработки зубьев дисков пилы, включающий нагрев зубьев под закалку и отпуск, охлаждение, отличающийся тем, что нагрев зубьев пилы под закалку и отпуск ведут токами высокой частоты, подаваемыми с генератора на индуктор, при этом нагрев под закалку проводят при значениях силы тока сетки и силы тока анода соответственно 1,6 А и 7,5 А, напряжении анода и контура соответственно 9,0 В и 0,48 В до 820-850°С и охлаждают в полиакриловой соли железа при температуре 20-40°С, отпуск проводят при значениях силы тока сетки и анода соответственно 0,5 А и 2,5 А, напряжении анода и контура соответственно 3,5 В и 0,18 В при 260-270°С, глубина захода зуба в индуктор составляет 2,0-2,5 мм и окружной скорости вращения диска - 13,75 мм/с.
