RU1770388C

RU1770388C - Method of surface heat treatment of steel articles

Info

Publication number: RU1770388C
Application number: SU904802510A
Authority: RU
Inventors: Валентин Николаевич Нарышкин; Константин Дмитриевич Семкин; Владимир Петрович Смирнов; Александр Анатольевич Сидоров
Original assignee: Научно-производственное объединение подшипниковой промышленности
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1992-10-23

Abstract

Изобретение относитс к термической обработке материалов с помощью высокоэнергетических источников нагрева, в частности к лазерной и электронно-лучевой обработке поверхности, и может быть использовано в машиностроении дл улучшени эксплуатационных свойств подшипников качени . Сущность изобретени заключаетс в том. что провод т одновременно закалку дорожки качени и отпуск сопр женных с ней зон перехода профил дорожки качени кольца подшипника в бортик, дл чего ширину п тна нагрева выбирают таким образом , чтобы сопр женные с дорожкой качени зоны перехода профил дорожки качени копьца подшипника в бортик, попадали в зоны отпуска, сопр женные с закаленным слоем, при этом Hi Н2 Hi + 2h, гдз Hi - ширина закаленного сло ; Н2 - ширина дорожки качени кольца подшипника; h - ширина зоны отпуска.The invention relates to the heat treatment of materials using high-energy heat sources, in particular to laser and electron beam surface treatments, and can be used in mechanical engineering to improve the operational properties of rolling bearings. SUMMARY OF THE INVENTION that they simultaneously quench the raceway and release the adjacent zones of the transition of the raceway profile of the bearing ring to the bead, for which the heating spot is chosen so that the raceway junction of the raceway of the bearing spears connected to the raceway to tempering zones associated with the hardened layer, wherein Hi H2 Hi + 2h, GD Hi - the width of the hardened layer; H2 is the width of the raceway of the bearing ring; h is the width of the vacation zone.

Description

Изобретение относитс к термической обработке материалов с помощью высокоэнергетических источников нагрева, в частности к лазерной и электронно-лучевой обработке поверхности, и может быть использовано дл улучшени эксплуатационных свойств подшипников качени .The invention relates to the thermal treatment of materials using high-energy heat sources, in particular to laser and electron beam surface treatments, and can be used to improve the operational properties of rolling bearings.

Известен способ упрочнени отдельных участков наружной поверхности деталей , заключающийс в том, что производ т начальный нагрев упрочн емой поверхности С02 лазером с последующим быстрым охлаждением.A known method of hardening of individual sections of the outer surface of parts, which consists in the initial heating of the hardened surface with a CO2 laser followed by rapid cooling.

Наиболее близким по технической сущности вл етс способ поверхностей термической обработки стальных изделий, позвол ющий повысить срок службы изделий , преимущественно подшипников буровой техники, путем увеличени глубиныThe closest in technical essence is the method of surfaces for heat treatment of steel products, which allows to increase the service life of products, mainly bearings of drilling equipment, by increasing the depth

закаленного сло за счет перемещени п тна нагрева по поверхности под углом 20-45° между осью симметрии п тна нагрева и направлением движени (прототип). Недостатком при обработке дорожки качени кольца подшипника по данному способу вл етс получение закаленного сло по всей ширине дорожки качени , включа места перехода профил дорожки качени в бортик , вл ющиес зонами концентрации напр жений , что отрицательно вли ет на эксплуатационные свойства подшипников качени , вследствие разрушени и краевых сколов указанных зон ведущих, как правило , к катастрофическому износу или заклиниванию подшипникаhardened layer by moving the heating spot over the surface at an angle of 20-45 ° between the axis of symmetry of the heating spot and the direction of movement (prototype). The disadvantage when processing a raceway of a bearing ring according to this method is to obtain a hardened layer along the entire width of the raceway, including the places where the raceway profile transitions to the side, which are stress concentration zones, which negatively affects the operational properties of rolling bearings due to destruction and edge chips of these zones leading, as a rule, to catastrophic wear or jamming of the bearing

Цель изобретени - улучшение качества подшипников, поверхность дорожек ка- чени колец которых подвергаетс лучевойThe purpose of the invention is to improve the quality of bearings, the surface of the raceways of which the rings are exposed

слcl

СWITH

1 1

О OJAbout OJ

соwith

0000

закалке, путем снижени действи концентраторов напр жени в их кольцах.hardening, by reducing the effect of stress concentrators in their rings.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе, включающем обработку высокоэнергетическим источникам нагрева, прово- д т закалку с шириной закаленного сло Н1 менее ширины дорожки качени Н2, при этом одновременно с закалкой осуществл ют отпуск зон перехода профил дорожки качени кольца подшипника в бортик, при- чем отпуск провод т на ширине зоны h, удовлетвор ющей условию 2h + Hi На, где Ж - ширина закаленного сло ;The goal is achieved in that in a method that includes processing high-energy heat sources, hardening is carried out with a width of the quenched layer H1 less than the width of the raceway H2, while at the same time quenching, the zones of transition of the raceway profile of the bearing ring to the bead are released - what is the tempering carried out on the width of the zone h satisfying the condition 2h + Hi Ha, where W is the width of the hardened layer;

Н2 - ширина дорожки качени кольца подшипника:H2 - width of the raceway of the bearing ring:

h - ширина зоны отпуска.h is the width of the vacation zone.

Обработка дорожки качени кольца подшипника по предлагаемому способу позвол ет эффективнее использовать особен- ностилучевойповерхностнойProcessing the raceway of the bearing ring according to the proposed method allows more efficient use of the feature of the radial surface

термообработки, в частности, получение слоистой структуры в зоне обработки. Предлагаемое техническое решение позвол ет за один цикл лучевой обработки получить на поверхности дорожки качени закаленный слой, твердость которого превышает твердость которого превышает твердость исходного материала кольца подшипника, а сопр женные с дорожкой качени зоны пе- рехода профил дорожки качени кольца подшипника в бортик, вл ющиес зонами концентрации напр жений, подвергнув отпуску тем самым снизить их твердость отно- сительно исходной твердости кольца подшипника, и. соответственно, в зонах расположени концентраторов напр жений увеличить пластичность и в зкость материала , что снижает веро тность разрушени материала и образовани краевых сколов в этих зонах. При этом механические свойства сердцевины кольца подшипника (основной массы материала) остаютс без изменени .heat treatment, in particular, obtaining a layered structure in the processing zone. The proposed solution allows for one radiation treatment cycle to obtain a hardened layer on the surface of the raceway, the hardness of which exceeds the hardness of the original material of the bearing ring, and the transition zones associated with the raceway of the raceway of the raceway of the bearing ring in the bead areas of stress concentration, subjecting to tempering thereby reducing their hardness with respect to the initial hardness of the bearing ring, and. accordingly, in the areas where stress concentrators are located, increase the ductility and viscosity of the material, which reduces the likelihood of material destruction and the formation of edge chips in these zones. In this case, the mechanical properties of the core of the bearing ring (the bulk of the material) remain unchanged.

Указанный положительный эффект можно достичь, использу способ поверхностной термической обработки, в дополнение к которому следует провести два цикла локального отпуска зон перехода профил дорожки качени кольца подшипника в бортик , что значительно увеличивает длительРедакторThe indicated positive effect can be achieved using the method of surface heat treatment, in addition to which two cycles of local tempering of the transition zones of the raceway profile of the bearing ring into the side should be carried out, which significantly increases the duration

Техред М.МорTehred M.Mor

5 10 5 10

15 fifteen

0 0

5 0 5 5 0 5

0 0

00

55

ность технологического процесса лучевой обработки.the technological process of radiation treatment.

Дл осуществлени лучевой поверхностной термообработки кольца подшипника по предлагаемому способу, обработку дорожки качени шириной Й2 ведут п тном нагрева, обеспечивающим получение закаленного сло шириной Hi, расположенного симметрично на дорожке качени , причем Н2 Hi, и отпускных зон, расположенных по кра м закаленного сло шириной, причем Hi+2h N2 .To perform radial surface heat treatment of the bearing ring according to the proposed method, the treatment of the raceway with a width of 22 is carried out by a heating spot, which provides a hardened layer of width Hi, located symmetrically on the raceway, with H2 Hi and tempering zones located at the edges of the hardened layer of width moreover, Hi + 2h N2.

Эксперименты по поверхностной термообработке проводились на лазерной установке Spectra Physics мод, 973.Surface heat treatment experiments were carried out on a Spectra Physics mod 973 laser facility.

Обработке подвергались основные несущие кольца подшипника 128721К из стали 55СМ5ФА, исходна твердость 47-48 HRCs.The main bearing rings of bearing 128721K made of steel 55CM5FA were processed, the initial hardness was 47-48 HRCs.

С помощью луча высокоэнергетического источника на поверхности дорожки качени кольца подшипника шириной Hi ю мм, формировали п тно нагрева, обеспечивающее получение закаленного сло шириной HI 9,8 мм и отпускных зон шириной h 0,25 мм, линейна скорость перемещени п тна нагрева по поверхности при этом составл ет v 10 мм/с, мощность луча Р 2,5 кВт. В качестве поглощающего покрыти использовали фосфат марганца. При этом после лучевой обработки твердость закаленного сло составила 65-66 HRC3. твердость отпускных зон 40-42 HRC3.Using a high-energy source beam, a heating spot was formed on the surface of the raceway of the bearing ring with a width of Hi mm, providing a hardened layer with a width of HI 9.8 mm and tempering zones with a width of h 0.25 mm, the linear speed of movement of the heating spot over the surface at This is v 10 mm / s, the beam power P 2.5 kW. Manganese phosphate was used as an absorbent coating. After radiation treatment, the hardness of the hardened layer was 65-66 HRC3. hardness of tempering zones 40-42 HRC3.

Claims

The claims

A method of surface heat treatment of steel products, mainly bearing rings, including hardening the surface of the raceway of the bearing ring with a given width of the hardened layer and heating the transition zones of the raceway profile of the bearing ring into the bead using a laser beam, which is characterized in that, in order to improve quality of bearings by reducing the effect of stress concentrators in their rings, quenching is carried out with a width of the hardened layer Hi less than the width of the raceway Na, while simultaneously with quenching uschestvl dissolved vacation profile transition zones raceway ring of the bearing in a side, wherein rental carried out on band width h satisfying a condition 2h +.

Proofreader A. Motyl