Способ термопластического упрочнения деталей

 

Союз Сов втеиин

Социвлиетичвеиин

Республик

ОП ИСАЯ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

N АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>905298 (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 25.01.80 (2E) 2874181/22-02 с присоединением заявки ле (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.82. Бюллетень М 6

Дата опубликования описания 18 02 82 (51)М. Кл.

С 21 ц 8/00

1Ьеударетеенньй квинтет

CCCP аа деааи нзебретеннй н открмтнй (З) 3К621.785. .7 9 (088. 8) B. М. Лещинский, Е. С. Севастьянов, А. И. Стрикелев, Р. И. Рей, В. Н. Арцев и A. Г. Карев (72) Авторы изобретения

{ 54) СПОСОБ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ

ДЕТА ЛЕ Й

Изобретение относится к способам термопластической обработки углероцистых и легированных сталей и может быть использовано цля упрочнения различных деталей.

Известен способ повышения прочности

5 деталей поверхностной закалкой с нагревом токами высокой частоты в сочетании с поверхностным пластическим деформированием (1) !

О

Недостатком извес гного способа является то, что при таком упрочнении повышается предел прочности металла, но при этом снижается его пластичность.

Известен также способ термоциклической обработки углеродистых сталей, согласно которому производят многократные (4-6 раз) б ыстрые нагревы до температур на 40-6С С выше линии АС >т.е. до 76078СРС, со скоростью 50-150 С в мин, затем охлажцают на воздухе со скоростью 10200 С в мин до температур на 40-60 С ниже линии Аг, т.е. 590-610ОС, и цальнейшее охлаждение производят быстро (в воде или масле). для снятия внутрен- них напряжений после термодиклической" обработки проводят низкий отпуск при

150-200 С с послепуюшим охлаждением на воздухе. Известный способ термообработки повышает пластичность металла(2).

Однако прочностные свойства металла при этом снижаются. ,Для обеспечения нацежности штока паровоздушного молота, работающего в ус ловиях ударной нагрузки, материал штока цолжен обладать оцновременно высокими прочностными и пластическими свойствами.

Цель изобретения — повышение усталостной прочности штока.

Поставленная цель цостигается тем, что согласно способу термоциклической обработки, включаюшему многократные нагревы и охлаждения, закалку и отпуск, поверхностный слой штока нагревают до температуры на 60-80 С вьме линии

О

"С.со скоростью 45-55 грац/с и охлаждают до температуры на 50-70 С ниже лиТаблица 1.

Ст

18,5

60

42,4

20 100

20400

16,4

49,8

52,6

22

44,7

22,5

39,0

13

8,2

110

33,0

3 905298 4 сии Аг., при последнем цикле нагрева ства осуществляют поверхностное пластишток подвергают поверхностному пласти- ческое деформирование в межкритическом ческому деформированию в межкритичес- интервале температур при степени пефорком интервале температур при степени, мадии 30-50%. После закалки штока проаеформации 30-50%, а после закалки > водят высокий отпуск при 520-560 С с проводят высокий отпуск при 520-560ОС последующим охлаждением íà воздухе. с последующим охлаждением на воздухе. Режимы нагрева и режимы деформации

На чертеже показана схема установки аля сталей приведены в табл. 1 и 2. аля термопластического упрочнения штока, Преаложенный способ термопластичесШток 1 устанавливается в токарном щ кого упрочнения штока позволяет снизить станке между патроном 2 и центром 3. модуль упругости поверхностного слоя и

На суппорте размещен индуктор 4 для приводит к тому, что напряжения сжатиянагрева поверхности штока. В рездеаер- растяжения поверхностного слоя уменьжателе закреплено обкаточное устройство шаются по сравнению с напряжением сера5 пля поверхностного пластического ge- g девины, поэтому шток способен выдержать формирования. большее число циклом нагружения, так

Поверхность штока глубиной 5-7 мм и как очаг зарождения усталостной трещи\ шириной, равной длине индуктора(, нагре- ны перемешается в глубину тела штока, вают go температуры на 60-80"С выше age зарожаение и скорость распространелиниидС со скоростью 50 С в с. Пере- О ния трещины происходит мепленнее. о мешая суппорт вместе с индуктором вполь Оптимальными параметрами термооси штока, нагревают нужный участок пластического упрочнения семикратным шгока по указаннбй температуры. В то циклическим нагревом и деформацией явже время ранее нагретый участок штока ляются скорости нагрева 45-55 С/с, стеО охлаждают по температуры на 50 70 (нижер пени деформации 30-50% при температулинииАг . Осуществляя возвратно- поступа- рах нагрева1п„ = 750 C,1,= 610 С пля

О О тельное перемещение суппорта вместе с ин стали 45 и1пкп =850 С,1„„„. =600 С аля пуктором вполь нужного участка штока, стали 18ХНВА. получают необходимое количество циклов При применении указанных режимов нагрева и охлаждения поверхности. После упрочнения усталостная прочность сталей нагрева поверхности штока при последнем 45 и 18ХНВА повышается в 1,6 раза и цикле до температуры на 60-80 С выше в 1,3 раза соответственно по сравнению о линии АС с помощью обкаточного устрой- с известным способом упрочнения.

9052,)8

Проаолжение табл. 1

18ХНВА 18,5

60

74,8

75,1

16,4

55 го

50

77,6

22 го

71,4

65,2

62,7

22,5

8,2

110"

П р и м е ч а н и е."При испытании образцов, обработанных известным способом (степень деформации 40%, копичество циклов нагрева 7).

Таблица 2

Количест обжатий

Степень деформа цни, % ели чин оцачи редел с талост ой проч ости по опуль упугости

Сталь марки уппорта, мм/об онерхостного ерхност о слоя, 6-1, кгс/ лоя, Е, кгс/мм

0,3

12,5

39,7

20 100

20300

0,23

42

52,7

0,2

53

45,3

41,8

0,18

18ХНВА

0,16

0,15

0,12

20 300

20 100

63,6

64,5

33

77,8

40

0,1

74,2

50

П р и м е ч а н и е. Постоянные параметры обработки: скорость нагрева 504С/с; количество циклов нагрева .7.

Формула изобре тения

Способ термопластического упрочнения деталей, преимушественно штока паровоздушного молота, включаюший многократные нагрев вышеАС1и охлаждение ниже

А „, охлаждение и отпуск, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности, поверхностный

55 спой детали нагревают до температуры на 60-80 С выше Ас,cо скоростью 4555 град/с и охлаждают до температуры на

50-704С ниже Аг при последнем цикле на20200 го1оо

20 300

20 400

20400+ грева деталь подвергают пластическому деформированию в межкритическом интервале температур при степени деформации 3050%, после чего осушествпяют закапку и высокий отпуск.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.6алтер М. А. Упрочнение деталей машины. М., Машиностроерие, 1978, с. 145- 147.

2. Авторское свидетельство СССР М 459518, кл. С 21 1/00, 1975.

905298

Составитель Ляпунов

Редактор В. Бобков Техрец Л. Пекарь Корректор М. Коста

Заказ 293/38 Тираж 586 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по целим изобретений и открытий

1l3O35, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц, 4/5

4иливл 1П1П Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4