Способ термомеханической обработки стальных изделий

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик ) 71112Г (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.04:77 (21) 2477760/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл,е

С 21 D 7/06

С 21 D I/78

Гесудерстеееык еетютет

СССР ео делан кзооретвнке н открытке

Опубликовано 25.01.80. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 05.02.80 (53) У(К 62! .787..6 (088. 8) И. Х. Шафареев, Б, А. Каледин, В. А. Андрияшин, Л. В. Кусяк, И. Е. Гильман и П. А. Чена (72) Авторы мзобретения

Институт проблем надежности и долговечности машин

АН Белорусской CCP (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛЬНЪ|Х ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к металлообработке, а именно к обработке металлов и спла-, вов путем пластической деформации в сочетании с термообработкой, и может найти применение при обработке деталей, тел вращения, плоских и фасонных поверхностей деталей.

Известен способ термомеханической обработки, совмещающий процесс нагрева и пластической деформации путем обработки струей подогретой дроби (1(.

Известен также способ термомеханической обработки, включающий аустенизацию, деформацию и охлаждение, при котором дополнительно производят холодную пластическую деформацию поверхности (2).

Известные способы позволяют повысить прочностные свойства изделий, однако не оказывают влияния на процесс охлаждения деталей, когда формируются их свойства в процессе закалки.

Известен способ термомеханической обработки металлических изделий, включающий нагрев и охлаждение газовым потоком, изменяющимся от сверхзвуковой до дозвуковой скорости, содержащим распыленные жидкие тела н твердые вещества (3J

Способ позволяет регулировать структуру изделий при одновременном упрочненин поверхностного слоя, однако не обеспечивает мартенснтную структуру для сталей, имеющих точку мартенснтного превра ще ния ниже 0 С. Кроче того, создание сверхзвуковой скорости газового потока усложняет оборудование и ухудшает санитарные условия нз-за наличия шума..

Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий нагрев изделий под закалку и охлаждение, совмещенное с процессом деформации стальной дробью (4).

Недостаток данного способа -- низкий уровень физико-механических свойств, так как не обеспечивается требуемая структура изделии. Кроме того, в процессе многократного использования стальной дроби отмечены случаи ее хрупкого разрунн ннн, что отрицательно сказывается на качестве обработанных изделий (поян.тнются задиры, царапины и т. д.), в результатi иго снн кает711126

Укаэанная цель достигается тем, что в известном способе, включающем нагрев металлических изделий и охлаждение, совмещенное с пластической деформацией дробью, охлаждение и пластическую деформа цию осуществляют ледяными шариками или дробью с оболочкой из льда. Масса и скорость удара ледяных шариков подбираются так, чтобы их кинетическая энергия была достаточной для достижения заданной степени деформации. Во время удара из-за высокой температуры нагретой поверхности ледяной шарик быстро тает и охлаждает ее.

Так как процесс плавления и испарения требует большого количества тепла, то охлаждение поверхностного слоя протекает быстро.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет сочетать пластическую деформацию нагретого поверхностного слоя с его быстрым охлаждением.

Таблица 1

0,5

0,5

4,1

20

3,5

0,5

$D случае диаметр чугунной дроби составляет

l,5 мм, расчетная толщина ледяной оболочки 1 мм.

В табл. 2 приведены средние значения твердости поверхностного слоя по Викерсу

HVl o.

3 ся долговечность изделий, работающих в условиях изгиба с кручением.

Цель изобретения — повышение физикомеханических свойств изделий.

Кроме того, для сталей, температура окончания мартенситного превращения которых лежит ниже нуля, с целью уменьшения количества остаточного аустенита, требуется охлаждение до температур ниже нуля. Обработка ледяными шариками позволяет решить эту задачу, так как деформирование повышает точку мартенситного превращения, а охлаждение льдом способствует распаду остаточного аустенита.

Диаметр ледяных шариков при обработке второй партии деталей выбирают из условия равенства кинетических энергий при об. работке чугунной дробью и ледяными шариками. То же условие соблюдают при выборе диаметра дроби с ледяной оболочкой. В этом

Для более интенсивного охлаждения можно применять замороженные шарики, полученные из 8 — 12%-ных водных растворов

NaC1 u NaOH.

Способ осуществляется следующим образом.

Деталь устанавливают в центрах, например, токарного станка, а дробометное устройство крепится в резцедержателе суппорта. Деталь приводят во вращение и индуктором нагревают до заданной температуры, затем производят обработку дробью. После обработки останавливают врашение и выжимают деталь из центров.

Пример. Проводится обработка трех партий деталей (по 10 штук в каждой), изготовленных из стали 45 диаметром 30 мм, длиной 250 мм.

В первой партии детали подвергают обработке, включающей нагрев до 830 С, пластическую деформацию струей дроби под давлением сжатого воздуха 3 кг/см . Отпуск производят при 250 С с последующим охлаждением на воздухе. Во второй партии детали подвергают обработке по предлагаемому способу, сначала нагревая их до той же температуры, что и в первом случае (830 С), затем отключают индуктор и деталь подвергают пластической деформации и одновременному охлаждению ледяными шариками.

В третьей партии детали также подвергают обработке по предлагаемому способу, однако используют чугунную дробь с ледяной оболочкой. Режимы отпуска во всех трех партиях идентичны.

Режимы обработки приведены в табл. 1.

71 1 1 26

Табпица2

307

560

657

Формула изобретения

Составитель Р. Клыкова

Редактор А. Кравченко, Текред К. Шуфрнч Корректор Г. Решетина

Заказ 8508/I У . Tsquua 008 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР но делам изобретений а аткрытна

l! 9095, Москва, Ж вЂ” 95, Раушскаа наб., д. 4/5

Филиал ППП ч Патентв, г. Уигород, ул. Проектван, 4

По сравнению с известными применение

15 предлагаемого способа позволяет повысить физико-механические свойства изделий, получить мартенситную структуру даже для сталей с точкой мартенситного превращения ниже 0 С, удешевить процесс, в случае осуществления обработки исключительно ле- уе дяными шариками.

Способ термомеханической обработки стальных изделий, включающий нагрев и охлаждение, совмещенное с пластической деформацией дробью, отличающийся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств изделий, охлаждение и пластичес-, кую деформацию осуществляют ледяными шариками или дробью с оболочкой из льда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство- СССР № 68605, кл. С 21 0 7/06, 1946.

2. Авторское свидетельство СССР № 321544, кл. С 21 D 7/14, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР № 395445, кл. С 21 0 l/78, 1970.

4. Патент Японии № 12337, . ОА, 20.1, 1967.