Способ упрочнения изделий

Изобретение относится к способам упрочнения изделий и может быть использовано преимущественно в машиностроении при индукционной закалке изделий типа осей, валов, имеющих сложную конфигурацию упрочняемых участков в местах выхода шлиц, пазов, лысок и т.д. Для повышения усталостной прочности перед поверхностной закалкой осуществляют индукционный подогрев неравномерно нагревающихся зон (сопрягаемых зон изделия) с последующей выдержкой во времени. При этом индукционный подогрев неравномерно нагревающихся зон может осуществляться одновременным или непрерывно-последовательным способом. Индукционный подогрев неравномерно нагревающихся зон осуществляют предпочтительно при температурах диапазона AC1-АС3. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к способам упрочнения изделий и может быть использовано преимущественно в машиностроении при индукционной закалке изделий типа осей, валов, имеющих сложную конфигурацию упрочняемых участков в местах выхода шлиц, пазов, лысок и т.д. Изобретение позволяет повысить усталостную прочность и долговечность таких деталей.

Известен способ упрочнения изделий индукционной термообработкой, включающий индукционную поверхностную закалку и отпуск [1]. Перед индукционной закалкой проводят предварительную поверхностную упрочняющую термообработку на заданную глубину.

Однако упрочнение на заданную глубину деталей сложного профиля этим способом затруднено из-за неравномерности нагрева упрочняемых поверхностей. Например, на валах и осях имеющих наряду с цилиндрической поверхностью сопрягаемые с ней пазы, лыски, шлицы, участки с проточками, галтелями и т.д., ввиду перераспределения энергии в процессе высокочастотной закалки имеет место неравномерный нагрев зон сложного профиля. Это приводит к уменьшению толщины и твердости упрочняемого слоя в этих местах и даже к его отсутствию на детали.

Отсутствие закаленного слоя, а также снижение его глубины и твердости существенно сказывается на усталостной прочности изделия.

Задачей настоящего изобретения является выравнивание температуры нагрева закаливаемой поверхности на изделиях сложного профиля и получение упрочненного слоя нужной толщины, обеспечивающей необходимую усталостную прочность закаливаемого изделия.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе упрочнения валов и осей сложного профиля, включающем индукционную поверхностную закалку и отпуск, перед поверхностной закалкой осуществляют индукционный подогрев переходных зон сопрягаемых поверхностей изделия (пазов, лысок, шлицев, участков с проточками, галтелями и т д.) с последующей выдержкой во времени.

При этом индукционный подогрев переходных зон сопрягаемых поверхностей изделия может осуществляться одновременным или непрерывно-последовательным способом. Индукционный подогрев переходных зон сопрягаемых поверхностей изделия осуществляют, предпочтительно, при температурах диапазона Ас1-Ас3.

Новым в предложенном способе является то, что перед поверхностной закалкой осуществляют индукционный подогрев переходных зон сопрягаемых поверхностей зон изделия с последующей выдержкой во времени. При этом индукционный подогрев переходных зон сопрягаемых поверхностей зон изделия может осуществляться одновременным или непрерывно-последовательным способом. Индукционный подогрев переходных зон сопрягаемых поверхностей изделия осуществляют, предпочтительно, при температурах диапазона Ac1-Ас3.

Подогревом переходных зон сопрягаемых поверхностей изделия создают тепловой подпор, уменьшающий перепад температур по сечению детали, тем самым снижают отвод тепла от поверхностных слоев и таким образом увеличивают эффективную глубину прогрева. Стабильность результатов и конечное качество термообработки обеспечивают режимом подогрева и последующей временной выдержкой.

Таким образом, управляя процессом подогрева, достигают получение необходимой температуры в поверхностных слоях перед закалкой переходных зон сопрягаемых поверхностей и, как результат, получение закаленного слоя нужной твердости и глубины, а так же нужную усталостную прочность изделия.

На фиг.1 показан чертеж закаляемого изделия.

На фиг.2 показан разрез по А-А.

Способ осуществляют следующим образом.

1. Изделие устанавливают в приспособлении закалочного станка и, перемещая его в осевом направлении, вводят в индуктор зону Б изделия - переходную зону сопрягающихся поверхностей, подлежащую подогреву. Ширина индуктора в этом случае должна быть равной или несколько превосходить ширину подогреваемого участка. Производят предварительный индукционный подогрев зоны Б изделия при температурах предпочтительно диапазона Ас1-Ас3.

2. Изделие перемещают в осевом направлении и вводят в индуктор зону В - переходную зону сопрягающихся поверхностей, подлежащую подогреву. Ширина индуктора, в этом случае, должна быть равной или несколько превосходить ширину подогреваемого участка. Производят предварительный индукционный подогрев зоны В изделия при температурах предпочтительно диапазона Ac1-Ас3.

3. Таким же образом последовательно прогревают и другие необходимые для предварительного прогрева переходные зоны сопрягаемых поверхностей изделия.

4. Изделие отводят в исходное положение, осуществляют выдержку по времени после окончания предварительного индукционного подогрева зон Б, В и др. Причем отсчет времени выдержки начинают с момента прогрева первой зоны Б.

5. Перемещают изделие и осуществляют индукционную поверхностную закалку и отпуск всего изделия, в том числе и предварительно подогретых переходных зон сопрягаемых поверхностей.

Если ширина индуктора меньше переходной зоны сопрягаемых поверхностей изделия, то подогрев осуществляют непрерывно-последовательным способом. Для этого изделие вводят в индуктор, включают нагрев, перемещение изделия и проводят непрерывно-последовательный подогрев переходной зоны сопрягаемых поверхностей изделия. При выходе зоны из индуктора нагрев выключают. Конечную температуру подогрева регулируют скоростью перемещения детали относительно индуктора.

Способ апробирован на опытных партиях полуосей трактора "Беларус", изготовленных из стали 40ХН на Минском тракторном заводе.

Исследовалась партия из пяти полуосей (фиг.1, 2) со следующими параметрами: длина детали Ж=790 мм, диаметр цилиндрической поверхности d=120 мм, длина предварительно подогреваемых сопрягаемых с цилиндрической поверхностью зон: Б=100±10 мм, В=100±10 мм.

Опытные полуоси под №1, 2, 3, прошедшие термообработку известным способом, а полуоси под №4, 5 термообработаны заявленным способом. Все полуоси были подвергнуты сравнительным усталостным испытаниям на изгиб с кручением.

Испытания проводились при частоте вращения полуоси 110 об /мин.

База испытаний составляла 321 часов, что с заданной нагрузкой эквивалентно числу 2,1×106 циклов.

Результаты их термообработки и испытаний приведены в таблице.

Таблица
№ п/пТемперат ура подогреваВремя выдержки после подогреваТемпература в процессе закалки °СГлубина закаленного слояНагрузкаНаработкаХарактер и место поломки
ОперациясексекНа расстоянии от выхода лыски на цилиндрическую поверхность d=⊘120на дне поверхности, сопряженной с радиусом лыски Зона Гна цилиндрической поверхности Зона Ду дна радиуса лыски Зона Гтс.час.
ЗонаД 10 ммЗона Е 20 мм
Известный способ1Непрерывно-последовательная закалка на длине Ж--9109006905,0-7,59,2Трещина на участке выхода лыски
ОтпускПо режиму5,0-
2Непрерывно-последовательная закалка на длине Ж--9259157004,70,396Трещина на участке выхода лыски
ОтпускПо режиму4,70,3
3Непрерывно-последовательная закалка на длине Ж--9659307305,10,896,5Трещина на участке выхода лыски
ОтпускПо режиму5,10,8
Предложенный способ4Подогрев переходных зон Б и В. Выдержка по времени840409321Без поломки
Непрерывно-последовательная закалка на длине Ж9108908505,14,8
ОтпускПо режиму5,14,8
5Подогрев переходных зон Б и В. Выдержка по времени850359321Без

поломки
Непрерывно-последовательная закалка на длине Ж9259008605,25,3
ОтпускПо режиму5,25,3

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1276673, кл. С21D 1/78, опубл.

15.12.1986, Бюл. №46).

1. Способ упрочнения валов и осей сложного профиля, включающий индукционную поверхностную закалку и отпуск, отличающийся тем, что перед поверхностной закалкой осуществляют индукционный подогрев переходных зон сопрягаемых поверхностей вала или оси с последующей выдержкой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что индукционный подогрев переходных зон сопрягаемых поверхностей вала или оси осуществляют одновременно или непрерывно-последовательно.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что индукционный подогрев переходных зон сопрягаемых поверхностей вала или оси осуществляют предпочтительно при температуре в диапазоне AC1-АС3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области индукционного нагрева и может быть использовано для восстановления работоспособности, например, крупногабаритных азотированных коленчатых валов, получивших при эксплуатации задиры шеек.

Изобретение относится к области металлургии, в частности для упрочнения коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания при их изготовлении и ремонте. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении тяжелонагруженных деталей машин из стали с пониженной прокаливаемостью, например цилиндрических и конических шестерен.

Изобретение относится к области термосиловой обработки. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к ремонтному производству и может быть использовано при восстановлении коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к технологическим процессам обработки деталей машин, в частности к способам термической обработки коленчатых валов. .
Изобретение относится к способам лазерной переплавки металлических поверхностей. .

Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано для закалки с индукционным нагревом шеек с галтелями, например, чугунных коленчатых валов дизельных автомобильных двигателей.

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано для поверхностной закалки цилиндрических поверхностей с галтелями, например, цапф мостов грузовых автомобилей.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к изготовлению почвообрабатывающих машин-культиваторов. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для холодной и горячей механической обработки различного типа инструмента: резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для холодной и горячей механической обработки различных материалов, преимущественно металлов и их сплавов.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в автоприборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине и т.д.

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, в частности к термической обработке концентрированным источником энергии деталей различного назначения из железоуглеродистых сплавов.
Изобретение относится к термической обработке металлов и может быть использовано при производстве листового термически улучшенного высокопрочного проката из углеродистых и легированных сталей.

Изобретение относится к металлургии, в частности к термическим способам очистки поверхности металла и его сплавов от окалины, ржавчины, анодных покрытий. .

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к технологии изготовления холоднокатаных полос из конструкционной углеродистой качественной стали для холодной штамповки
Наверх