Способ закалки поверхностных слоев плоских длинномерных стальных изделий


 

C21D1/09 - 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 2449028:

Дроздов Юрий Николаевич (RU)
Михайлин Борис Николаевич (RU)
Бирюков Владимир Павлович (RU)
Гудушаури Элгуджа Георгиевич (RU)
Фишков Алексей Анатольевич (RU)

Изобретение относится к области металлургии. Способ включает тепловое воздействие сканирующим лазерным лучом на поверхность обратной стороны детали. Затем осуществляют лазерное воздействие на поверхность рабочей стороны детали. Воздействие на рабочую сторону детали и на обратную сторону детали осуществляют при одинаковой мощности лазерного излучения. При этом площадь воздействия выбирают из соотношения: Spa6./So6p.=2÷4, где: Spa6. - площадь воздействия на рабочую сторону детали, мм2; Soбp.- площадь воздействия на обратную сторону детали, мм2. Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости способа закалки и снижение величины остаточных деформаций деталей. 1 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке металлов, и может быть использовано для закалки поверхностных слоев длинномерных стальных изделий.

Известен способ лазерной закалки стальных изделий из тонколистового материала, включающий нагрев поверхности лазерным лучом с одновременным принудительным охлаждением обратной стороны материала струей жидкости (Заявка Японии №59-1276 по кл. МКИ C21D 1/09 от 26.03.84 г.).

Недостатком данного способа является относительно низкое качество закалки изделия, обусловленное тем, что одновременное воздействие лазерного облучения и принудительное охлаждение приводят к образованию трещин.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является способ лазерной закалки поверхностных слоев стальных изделий, включающий нагрев сканирующим лучом рабочей и обратной сторон детали, при этом толщина обработанного слоя обратной стороны больше толщины обработанного слоя рабочей стороны (патент РФ №2153009 по кл. C21D 1/09 от 20.07.2000 г.).

Данный способ, по мнению авторов, позволяет уменьшить остаточные деформации (прогиб листа), возникающие после лазерной обработки и приводящие к изменению первоначальной формы изделия.

Однако следует отметить, что на обработку лазерным лучом обратной стороны детали с целью обеспечения прогиба в противоположную сторону требуется затратить большее количество энергии, чем на преодоление сопротивления деформированного слоя рабочей стороны детали с упрочненными слоями. В конечном итоге это увеличивает трудоемкость способа.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в снижении трудоемкости способа закалки и снижении величины остаточных деформаций деталей.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе закалки поверхностных слоев плоских длинномерных стальных изделий, включающем тепловое воздействие сканирующим лазерным лучом рабочей и обратной сторон детали, предварительно осуществляют лазерное воздействие на поверхность обратной стороны детали с последующим лазерным воздействием на рабочую сторону детали, при этом площадь воздействия на рабочую сторону детали и площадь воздействия на обратную сторону детали выбирается из соотношения:

Spa6./So6p.=2÷4, а технологические параметры лазерного воздействия на рабочую сторону детали идентичны технологическим параметрам лазерного воздействия на обратную сторону детали, где: Sраб. - площадь воздействия на рабочую сторону детали, мм2;

Sобр. - площадь воздействия на обратную сторону детали, мм2.

Для устранения деформации длинномерных листовых изделий при закалке с использованием лазера, работающего в непрерывном режиме, использовалась следующая технология.

На начальном этапе осуществлялся нагрев обратной стороны детали лазерным лучом, сканирующим по поверхности детали вдоль его длины с последующим нагревом рабочей поверхности детали. Мощность лазерного излучения составляет 1000 Вт при диаметре лазерного луча, равном 4,0 мм, и скорости перемещения лазерного луча, равной 30 мм/с.

При последующем нагреве поверхности рабочего слоя при тех же параметрах лазерного излучения, диаметре лазерного луча и скорости перемещения лазерного луча происходит закалка рабочей поверхности детали.

Площадь воздействия лазерного излучения на обратную сторону детали меньше площади воздействия на рабочую сторону детали согласно представленному соотношению. Это позволяет обеспечить предварительную деформацию (отрицательный прогиб), что в конечном итоге уменьшает остаточную деформацию изделия и повышает его прочность и эксплуатационную надежность.

Пример 1.

Детали, подвергаемые обработке, выполнены из сталей 40Х, 45 с размерами (800…2000)×(80…100)×(40…50) мм.

При закалке ТВЧ рабочей поверхности остаточная деформация или прогиб заготовки составляют 1,5…2,0 мм на погонный метр. При лазерной закалке рабочей поверхности - 0,8…1,2 мм. При оптимальной твердости 59…61 HRC заявленная технология позволяет заменять высоколегированные дорогостоящие стали 18ХГТ, 12ХН3А на более дешевые конструкционные стали, не уступающие им по износостойкости. В предложенной технологии остаточные деформации находятся в пределах 0,05…0,1 мм, что позволяет резко снизить припуск на последующую обработку (шлифование) и повысить производительность производства в целом, поскольку исключается дополнительная операция рихтовки заготовок перед шлифованием.

Способ закалки рабочей поверхности плоского длинномерного стального изделия, включающий тепловое воздействие сканирующим лазерным лучом на рабочую и обратную стороны детали, отличающийся тем, что предварительно осуществляют лазерное воздействие на поверхность обратной стороны детали с последующим лазерным воздействием на поверхность рабочей стороны детали, при этом воздействие на рабочую сторону детали и воздействие на обратную сторону детали осуществляют при одинаковой мощности лазерного излучения, где площадь воздействия выбирают из соотношения
Spaб./So6p.=2÷4,
где Spaб. - площадь воздействия на рабочую сторону детали, мм2;
So6p. - площадь воздействия на обратную сторону детали, мм2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и устройству для закалки детали, описываемой замкнутой кривой. .

Изобретение относится к области ультразвуковой релаксационно-упрочняющей, сопровождающейся пластическим деформированием и озвучиванием обрабатываемой поверхности ультразвуком, и пассивирующей обработки, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, например строительстве мостов, судостроении, нефтяной и газовой промышленности, для ультразвуковой релаксационно-упрочняющей обработки металлоконструкций, например околошовных зон и швов сварных соединений и других поверхностей.

Изобретение относится к металлургии, в частности к защитно-смазочным материалам, используемым при термообработке и горячей деформации металлов и сплавов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности изготовлению фасонной детали. .

Изобретение относится к комбинированным лазерно-плазменно-ультразвуковым технологиям, направленным на преобразование структуры приповерхностного обрабатываемого слоя металлов и их сплавов, а именно к способу получения износостойкой поверхности металлов и их сплавов (варианты).
Изобретение относится к области обработки низкоуглеродистых сталей и может быть использовано для изготовления крепежных деталей, проволоки, ответственных элементов строительных конструкций.

Изобретение относится к области технологии нанесения высокоскоростных газотермических покрытий. .

Изобретение относится к области термической обработки изделий при помощи лазерного излучения и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства горячеоцинкованной полосы повышенной прочности, предназначенной для изготовления деталей автомобиля методом штамповки Для повышения прочностных характеристик стали с сохранением высокой пластичности проводят аустенитизацию (3) углеродистой стали (1) при температуре, превышающей температуру аустенитизации, затем вводят сталь (1) в ванну (2) с закалочной средой (21) для охлаждения до температуры, меньшей температуры аустенитизации, доводят сталь (1) до температуры бейнитного превращения и выдерживают в течение определенного времени при этой температуре, при этом количество закалочной среды (21) и длительность контакта стали с закалочной средой (21) таковы, что в общей структуре углеродистой стали (1), находящейся в ванне (2) с закалочной средой (21), образуется заданная доля бейнитной структуры, при выходе углеродистой стали (1) из ванны (2) остатки закалочной среды (21) удаляют с ее поверхности воздействием газа, затем углеродистую сталь (1) перемещают через расположенную после ванны станцию (13) изотермической выдержки, в которой проводят превращение остальных составляющих структуры углеродистой стали (1) в бейнит, протекающее при температуре бейнитного превращения и без отклонения углеродистой стали (1) при ее перемещении до полного формирования в ней бейнитной структуры и окончательно охлаждают сталь (1) на станции (17, 18) охлаждения

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства горячеоцинкованной полосы повышенной прочности, предназначенной для изготовления деталей автомобиля методом штамповки Для повышения прочностных характеристик стали с сохранением высокой пластичности проводят аустенитизацию (3) углеродистой стали (1) при температуре, превышающей температуру аустенитизации, затем вводят сталь (1) в ванну (2) с закалочной средой (21) для охлаждения до температуры, меньшей температуры аустенитизации, доводят сталь (1) до температуры бейнитного превращения и выдерживают в течение определенного времени при этой температуре, при этом количество закалочной среды (21) и длительность контакта стали с закалочной средой (21) таковы, что в общей структуре углеродистой стали (1), находящейся в ванне (2) с закалочной средой (21), образуется заданная доля бейнитной структуры, при выходе углеродистой стали (1) из ванны (2) остатки закалочной среды (21) удаляют с ее поверхности воздействием газа, затем углеродистую сталь (1) перемещают через расположенную после ванны станцию (13) изотермической выдержки, в которой проводят превращение остальных составляющих структуры углеродистой стали (1) в бейнит, протекающее при температуре бейнитного превращения и без отклонения углеродистой стали (1) при ее перемещении до полного формирования в ней бейнитной структуры и окончательно охлаждают сталь (1) на станции (17, 18) охлаждения

Изобретение относится к области термической обработки деталей из стали перлитного класса

Изобретение относится к области термической обработки деталей из стали перлитного класса
Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано при восстановлении и упрочнении изношенной стальной детали посредством электроконтактной приварки к стальной детали стальной среднеуглеродистой ленты
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при получении высокопрочной листовой стали

Изобретение относится к области термической обработки металлов и может быть использовано на машиностроительных предприятиях в инструментальном производстве при изготовлении разделительных штампов

Изобретение относится к термообработке деталей

Изобретение относится к термообработке деталей
Наверх