Способ закалки длинноразмерных металлических изделий


 

C21D1/42 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2437943:

Открытое акционерное общество "Муромский ремонтно-механический завод" (RU)
Зеленов Евгений Алексеевич (RU)

Изобретение относится к технологии термической обработки длинномерных металлических изделий, в частности при закалке ножей для дорожных машин, предназначенных для очистки дорожного покрытия. Для обеспечения высокой производительности и получения изделий с разными прочностными показателями по сечению, например: с закаленными кромками и с мягкой сердцевиной осуществляют нагрев изделия и низкотемпературный отпуск, при этом длинномерное изделие непрерывно перемещают на транспортере со скоростью 3-10 мм/с с прохождением изделия через локальную зону нагрева переменным электромагнитным полем с частотой 8-20 кГц с обеспечением нагрева изделия в локальной зоне до температуры 800-1000°С, а последующий отпуск проводят до температуры 300-200°С с обеспечением образования мартенситной структуры металла путем локального интенсивного охлаждения струей сжатого воздуха, после чего доводят температуру изделия до температуры окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам термической обработки длинномерных металлических изделий, в частности при закалке ножей для дорожных машин, предназначенных для очистки дорожного покрытия.

Известен способ непрерывной термообработки длинномерных стальных изделий [1], включающий нагрев изделия в безокислительной атмосфере до температуры аустенитизации, ускоренное охлаждение до заданной температуры, изотермическую выдержку и окончательное охлаждение, при этом ускоренное охлаждение ведут до температуры минимальной устойчивости переохлажденного аустенита, при этой температуре осуществляют пластическую деформацию со степенью обжатия 1-20% с помощью волоки при одновременном поджиме к ней вдоль оси изделия слоя графита с постоянной нагрузкой, составляющей 20-200 кг/мм2, затем проводят изотермическую выдержку при температуре на 20°C выше начала мартенситного превращения в стали, но ниже 650°C с приложением растягивающего усилия, составляющего 10,5-1,0 предела текучести.

Недостатком известного способа является сложность его реализации, обусловленная необходимостью проведения пластической деформации изделия и необходимостью использования слоя графита.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является известный способ закалки стальных деталей [2], включающий нагрев деталей до температуры аустенизации, охлаждение перемещающихся деталей в закалочном баке с по крайней мере двумя закалочными средами с различной плотностью, не смешивающимися друг с другом и расположенными по ходу движения деталей, при этом расположение закалочных сред по ходу движения деталей в закалочном баке и скорость движения деталей предварительно определяют по охлаждающей способности жидкостей и необходимой кривой закалки деталей.

Наиболее близкий аналог [2] требует для своей реализации проведение операции охлаждения в двух закалочных средах с различными плотностями с отслеживанием охлаждающей способности жидкостей, по которой определяют необходимую скорость движения деталей, что усложняет техническую реализацию.

Известные способы закалки длинноразмерных деталей обеспечивают объемную закалку металла с охлаждением в жидких средах и не позволяют получать изделия с разнопрочностными характеристиками по сечению, что требуется, например, при производстве ножей с закаленными кромками, предназначенных для контакта с дорожным покрытием. Кроме того, для термообработки изделий по известным способам требуется значительное количество тепловой энергии и большие объемы охлаждающих сред (жидкостей).

Технический результат, заключающийся в утранении отмеченных недостатков прототипа, достигается в предлагаемом способе закалки длинномерных металлических изделий, основанном на нагреве изделия и последующем низкотемпературном отпуске, тем, что длинномерное изделие и непрерывно перемещают на транспортере со скоростью 3-10 мм/с с прохождением изделия через локальную зону нагрева переменным электромагнитным полем с частотой 8-20 кГц с обеспечением нагрева изделия в локальной зоне до температуры 800-1000°C, причем последующий отпуск осуществляют до температуры 300-200°C с обеспечением образования мартенситной структуры металла путем локального интенсивного охлаждения струей сжатого воздуха, после чего доводят температуру изделия до температуры окружающей среды, причем струю охлаждающего сжатого воздуха направляют преимущественно на участки металлического изделия, предназначенные для механического контакта с внешними средами.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема устройства, с помощью которого осуществляется способ закалки длинномерных (протяженных) металлических изделий, например, ножей для дорожных уборочных машин.

Предлагаемый способ осуществляется следующим способом.

Длинноразмерное изделие 11 (например, стальную пластину) размещают на транспортере 2 и непрерывно перемещают со скоростью 3-10 мм/с.

При перемещении изделие попадает в зону 12 воздействия устройством 3, генерирующим электромагнитное переменное поле, создаваемого током высокой частоты с частотой 8-20 кГц. Выбранный диапазон частот определен экспериментально. Конкретная частота зависит от материала и геометрических размеров изделия (толщины, ширины, длины).

При этом происходит нагрев детали 12 в локальной зоне до температуры 800-1000°C (температура изделия в различных точках по поверхности). Индукторы (на чертеже не показаны) устройства 3 расположены таким образом, что нагрев происходит преимущественно в соответствующих локальных зонах, например, по кромке пластины изделия 12. Тем самым, обеспечивается экономия энергии на нагрев.

Далее осуществляют охлаждение изделия 13 до температуры 300-200°C (диапазон температур определен экспериментально) с обеспечением образования мартенситной структуры металла путем локального интенсивного охлаждения струей сжатого воздуха с помощью устройства 4.

При этом струю охлаждающего сжатого воздуха от устройства 4 (компрессора) направляют преимущественно на участки металлического изделия 13, предназначенные для механического контакта с внешними средами. Это приводит к более быстрому охлаждению выбранных локальных участков металлического изделия, что способствует их закалке.

На заключительных стадиях 14 осуществляют отпуск изделия и доводят температуру изделия 15 до температуры окружающей среды, и изделие перемещают на следующий технологический участок производства для механической обработки.

Предлагаемый способ обеспечивает низкие затраты тепловой энергии на нагрев, высокую производительность и возможность получения деталей после упрочнения с разными прочностными показателями по сечению детали, например: с закаленными кромками и с мягкой сердцевиной, что облегчает механическую обработку, например при сверлении установочных отверстий.

Предложенный способ используется в технологическом процессе для изготовления ножей из износостойкой стали в широком диапазоне геометрических параметров для различных типов дорожных механизмов и машин.

Источники информации

1. Патент РФ №2087555, МПК C21D 9/52 от 10.01.1995.

2. Патент РФ №2222609, МПК C21D 1/56, C21D 1/25, C21D 1/63 от 14.02.2001.

1. Способ закалки длинномерных металлических изделий, включающий нагрев изделия и последующий низкотемпературный отпуск, при этом длинномерное изделие непрерывно перемещают на транспортере со скоростью 3-10 мм/с с прохождением изделия через локальную зону нагрева переменным электромагнитным полем с частотой 8-20 кГц с обеспечением нагрева изделия в локальной зоне до температуры 800-1000°С, а последующий отпуск осуществляют до температуры 300-200°С с обеспечением образования мартенситной структуры металла путем локального интенсивного охлаждения струей сжатого воздуха, после чего доводят температуру изделия до температуры окружающей среды.

2. Способ по п.1, в котором струю охлаждающего сжатого воздуха направляют преимущественно на участки металлического изделия, предназначенные для механического контакта с внешними средами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к охлаждению рулона горячекатаной полосы. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к охлаждению рулонов горячекатаной металлической полосы. .

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к технологии изготовления стальной упаковочной ленты. .

Изобретение относится к способу и установке для охлаждения металлической полосы при ее протягивании при проведении термообработки. .
Изобретение относится к обработке и отделке полосового проката, в частности ленты, предназначенной для упаковки рулонного металла и листов в пачках. .

Изобретение относится к технологии и оборудованию для термической обработки металлов. .

Изобретение относится к области производства стальной ленты и может быть использовано для получения режущего инструмента, в частности пильных полотен и дисков из термообработанной ленты толщиной 0,9 - 3,2 мм и шириной от 36 до 410 мм.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке стали. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к термической обработке высокоуглеродистой стали, и может быть использовано при изготовлении канатной катанки и бунтового подката в потоке проволочных станов.

Изобретение относится к металлической готовой проволоке и к способам производства этой проволоки. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к термической обработке, в частности к цементации с последующей закалкой токами высокой частоты (ТВЧ) при упрочнении рабочей поверхности зубьев деталей из низкоуглеродистой черной и легированной стали.

Изобретение относится к области термической обработки, в частности к закалке сухим методом. .

Изобретение относится к области термической обработки, в частности к закалке сухим методом. .

Изобретение относится к области термической обработки, в частности к закалке сухим методом. .

Изобретение относится к области термической обработки стальных изделий, в частности полосовой и тонколистовой стали. .

Изобретение относится к области термической обработки стальных изделий, в частности полосовой и тонколистовой стали. .
Изобретение относится к механико-термической обработке деталей из хромистых марок сталей и может быть использовано для холодной штамповки ответственных болтов моторной группы автомобиля.

Изобретение относится к области акустических методов контроля свойств металлов. .

Изобретение относится к области акустических методов контроля свойств металлов. .

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к термической обработке крупногабаритных кованых заготовок типа обечаек для корпусов нефтехимических реакторов глубокой переработки нефти и другого крупногабаритного нефтехимического оборудования.

Изобретение относится к средствам подачи газов на поверхность материала движущейся полосы, в частности к линиям обработки стальной или алюминиевой полосы, использующим по меньшей мере одну камеру или секцию охлаждения струями газа, например, при термообработке, в частности, при непрерывном отжиге, или при нанесении покрытия, в частности, при оцинковке
Наверх