Способ непрерывной термомеханической обработки

 

О П И С А Н И Е ()986943

ИЗЬВт.ЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социалистических ресттублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Доволиительиое к авт. свнд-ву (51)М. Кл. (22)Заявлено 27.01.81 (21) 3239613/22-02

С 213 8/00 с присоединением заявки М

Гевуааратеею4 хенвтет

CCCt хе делан хзабретенхй и етхрытий (23 } Приоритет

Опубликовано 07. 01. 83. Бюллетень,ят 1

Дата опубликования описания 0g.01. 83 (5З) ЯК 621.785..79(088.8

C..

Брянский ордена "Знак Почета" инст ут.транспортного. маши ностроения (7! j Заявитель (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ТЕРИОИЕХАНИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ!

Изобретение относится к термомеханической обработке металлов и может быть использовано при изготовлении деталей машин, Известен способ высоко-температурной термомеханической обработки (ВТИО), который включает нагрев детали до температуры аустениэации,- деформацию с постоянным усилием при высо" кой температуре и быстрое охлаждение (закалка на мартенсит) с последующим отпуском (13.

Однако данный .способ не позволяет получить предел прочности сталй более, 250 кгс/мм

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является .способ термого механической обработки, включающий циклическую ynpyro-пластическую деформацию, нагрев выве температуры АС> (аустениэация), закалку и отпуск, в

2 котором деформацию проводят в течение всего процесса обработки (2).

Недостатком известного способа яв.ляется незначительное повышение контактной прочности и абразивной износостойкости.

Цель изобретения " повышение контактной прочности и абразивной иэносостойкости.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе термомеханической обработки, включающем аустенизацию, закалку, отпуск и пластическую деформацию, осуществляемую в течение всего процесса обработки, осуществляют пластическую деформацию поверхности с изменением усилия деформации прямо пропорционально изменению твердости обрабатываемого материала.

На чертеже представлена схема установки дпя осуществления способа непрерывной термомеханической обработки деталей машин.

3 98694

В установку входит токарный ста" нок (на схеме не показан), в патроне 1 и задней бабке 2 которого за" креплена оправка 3 с обрабатываемой деталью 4. От проворота детали 4 на оправке 3 предохраняет. гайка 5; В вы ступе оправки 3 просверлено отверс- . тие 6, в которое помещен спаенный койец термопары 7. Свободные концы тер мопары 7 соединены с токосъемными кольцами 8 и 9, которые установлены на изоляционной втулке 10 и связаны через щетки 11 и 12 проводниками 13 с усилителем 14 электрических сигналов с переключателем 15 и соленои« дом 16.

На суппорте 17 токарного станка установлен корпус 18 с возможностью возвратно-поступательных перемещений 5< (устройство для его осущест- 2в вления на схеме не показано/. Через . корпус 18 проходит штанга 19, на которой смонтированы подпружиненная

: пружиной 20 серьга 21 с деформирующим роликом 22, гайка 23, изменяющая величину сжатия пружины 20, и сердечник 24 соленоида 16; Охлаждение деформирующего ролика 22 на схеме не показано. Для нагрева и охлаждения детали 4 используют газовую горел- 30 ку 25 и спрейер. 26.

Установка работает следующим об-. разом.

С помощью гайки 23 затягивают пру" жину 20 до получения расчетного уси" лия Р> сжатия пружины, обеспечивающего пластический отпечаток от деформирующего ролика 22 на детали 4 при

20 С. Подводят. суппорт 17 так, чтобы деформирующий ролик 22 вошел с обрабатываемой деталью в контакт и образо" вался зазор между буртиком штанги 19 и серьгой 21. Включают вращение шпин" деля с патроном 1 токарного станка со скоростью Ч и возвратно-поступа» тельные перемещения 5> корпуса 18. Деформирующий ролик 22 пластически де" формирует. при 20 f. поверхностный слой детали .4 с постоянным усилием. Зажигают газовую горелку 25, нагревающую поверхность детали пр всей ширине. С повышением температуры поверхностного слоя детали нагревается выступ onpae" ! ки 3 и от термопары 7 электрический сигнал через токосъемные кольца 9 и 8, щетки 11 и 12., проводники 13 поступает на усилитель .14 электрических сигналов, переключатель 15 и далее ф по проводникам 13 попадает на соленоид 16. Магнитное поле соленоида 16 перемещает вниз сердечник 24 с силой РР< и уменьшает усилие Р„ прижатия де юрмирующего ролика 22 к обрабатываемой детали 4.

Рост температуры поверхностного слоя детали вызывает увеличение элект" рического сигнала термопары и магнитного поля солеинода. С повышением величины магнитного поля соленоида воз- растает сила. Р ь уменьшающая результирующую силу прижатия деформирующего ролика и детали 4. При достижении по- . верхностным слоем температуры аустенизации сила прижатия P деформирующего ролика становится минимальной.

Выключают газовую горелку 25 и включают подачу охлаждающей жидкости через спрейер 26.

Одновременно с падением температуры поверхностного слоя детали 4 уменьшается величина- электрического. сигна" ла термопары 7 и величина магнитного поля в соленоиде 16, что вызывает рост усилия деформации. При 300 С переключатель 15 изменяет направление магнитного поля соленоида и сердеч." ник 24 с силой Ц перемещается вверх, увеличивая силу прижатия деформирующего ролика к обрабатываемой детали 4.

Способ осуществляется следующим образом.

Проводят термомеханическую обработку шайб, изготовленных из стали

40ХНИА, наружным диаметром 40 мм, внутренним диаметром 16 мм и толщиной 5 мм.

К вращающемуся на оправке токарного станка со скоростью 20 м/мин образцу подводят установленный в резцедержателе суппорта обкатываю" щий ролик. Нагрузку в контакте, создают перемещая. в поперечном направлении суппорт и сжимая тарированную пружину с.усилием 120 кгс.

Включают инжекторные горелки и ведут нагрев наружного диаметра об" разца с контролем температуры по .гальванометру. Одновременно.с ростом температуры уменьшают силу прижатия деформирующего ролика пропорционально твердости обрабатываемого материала по следующей схеме:

Температура, С Усилие, кгс

20 120, 20-400 100

400" 700 . 50

700"850 30

При 850 С выключают инжекторные

- горелки и включают подачу охлаждающей воды через спрейер, увеличивая при s этом усилие прижатия ролика к образцу с 30 до 180 кгс..

По сравнению с предлагаемым согласно известному способу на оправку токарного станка устанавливают об- 1З, разец так, чтобы наружная поверхность образца имела радиальное биение 0,10;2 мм, и приводят образец во вращение, создавая циклическую упругопластическую деформацию с частотой

200 мин . К образцу подводят ролик и создают в контакте усилие .50 icrc. Be" личину усилия выбирают так, чтобы она обеспечивала пластическую деформацию поверхности образца при температуре 20 аустенизации; величина пластической деформации, т.е. уменьшение наружного диаметра образца, не должна превышать 0,2 мм, так как при большей сте" пени деформации торцовые поверхности образца иэ плоских становятся коническими и требуют проведения дополни- тельной-механической обработки. Поэто му создание-усилия деформации в I 20 кг, как в предлагаемом способе, недопусти-М мо. Включают инжекторные горелки н поднимают теьюературу до 850©С, пос". ле чего выключают горелки и включают подачу охлаждающей жидкости через спрейер. 35

Образцы, закаленные по известному и предложенному способам, имеют по-. верхностную твердость 56-58 HRC.

Структура образцов,: обработанных по

° известноиу способу " игольчатый мар- в тенсит, а образцов,. обработанных по предлагаемому способу непрерывной термомеханической обработки:- мелко" дисперсный мартенсит.

1 — .45

Сравнительные испытания на абразив" ную износостойкость проводят на машине ХЧ.-Б после двухкратного прохода образца по абразивному полотну 15 АИ

40 ВИ 47. Износ определяют на пяти образцах по потере их веса.

Относительная износостойкость оцениваешься иэ соотношения

10аж, X

S5 где Н " средняя потеря веса образца в ИГ, обработанного предло.-. женным способом непрерывной термомеханической обработки;

1д 6

Н - средняя потеря веса образца

4 в ИГ, обработанного извест"ным способом термомеханической обработки.

Сравнительные испытания на контактную прочность проводят на машине 88-.

1И. Предел контактной выносливости поверхности образцов определяют на базе 10 циклов нагружения. Критерием разрушения считается поверхность юб-раэца, покрытая на 30-403 ямками вы" крашивания.Средняя потеря веса образ" цов в ИГ, обработанных пр0;дложенным способом, составляет 4,6 мг, а обра" . ботанных известным способом " 6 мг.

Увеличение относительной износостойкости образцов, обработанных по предлагаемому способу, составляет .,Г

-0 100Ж 253.

6-4,6

Предел контактной выносливости образцов, обработанных предложенным способом 190 кг/мм ; а образцов, обработанннх известным способом - 109 кгс/ /мм Предел контактной усталости у образцов, обработанных предложенный

190 " 105, совсобои, возрос нв тров — 1000

= 80>.

Предложенный способ непрерывной термомеханической обработки по сравне"

we с известным увеличивает абразивную износостойкость,на 20-253 и контактную п юНность íà 809 . Использование пред" ложенного способа термомеханической обработки позволяет повысить долговечность деталей машин, снйзить вес деталейсмашин эа счет уменьшения размеров. формула изобретения

Способ непрерывной термомеханичес- кой обработки деталей машин, включающий аустениэацию, закалку, отпуск и пластическую деформацию, осуществля-. емую в течение всего процесса обработки, отличающийся тем, что, с целью повышения контактной прочности и абразивной износостойкости, осуществляют пластическую деформацию поверхности с изменением усилия деформации прямо пропорционально изменеwe твердости обрабатываемого материала.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

1. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. И;, "Иеталлургия", 1978, с. 353-358.

2. Авторское свидетельство СССР

N 464630, кл. C 2133 8/00, 1973.

986943

Щ,у

Составитель И. Липгарт

Редактор К, Волощук Техоед A. Бабинец Коооектоо Е. Рою»ко еа еа»ев вава юее ю»а ююве»»ю»ъвеввююав» » авав»ее»»»»ююве аав ъ%е»юве»Ре

Закаэ 10213/3 Тираж 566 Подлисное .ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

1f3035 Носква Ж-35 Раиаская наб. а. 4/6

»»»»»»ве » ее ее »» 3»» ею ае»»»П ю»аа ю» ю еГе Ввее» ав в»»еевеав аю» ю» ю ю аваай ю еею авъ»» ю ев и авва»

Филиал Allll Патент, г. Ужгород, ул. Проектная», 4