RU1792985C - Способ поверхностной термической обработки изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к высокочастотной закалке изделий сложной формы (типа шестерён, Муфт сцеплени  и т. д.). Производ т индукционный поверхностный нагрев пбд закалку, кратковременное интенсивное охлаждение и самоотпуск, по окончании принудительного охлаждени  в том же индукторе и на той же частоте производ т дополнительный кратковременный индукционный нагрев поверхности обрабатываемого издели  до температуры самоотпуска. 1 табл., 3 ил. ел С

Description

Изобретение относитс  к области высо- конаетотн ой поверхностной закалки дета- лей и может .быть использовано в станкостроительной, автомобильной, Трак- то эной и Других отрасл х .машиностроени ..

Известны способы высокочастотной поверхностной закалки с последующим низким отпуском. При этом возможны два способа отпуска - в электрической печи и иьдукционный. .

Печной отпуск () обеспечивает хоро- шое качество обработки, однако применение его т ре бует создан и  отдельн ух термических участков, он продолжителен, чтэ сводит на нет одно из глёвных преимуществ высокочастотной поверхностной закалки - возможность выполнени  операции термической обработки непосредственно б

технологической линии механической обработки деталей.

Электроотпуск при индукционном нагреве (2) позвол ет осуществить процесс в линии механической обработки, но этот процесс ненадёжен. Дл  сн ти  в поверхностно закаленных издели х остаточных напр жений прогревать до температуры отпуска 200-300°С нужно на глубину, в 1.5-2 раза превышающую глубину закалённого сло . При этом в пределах нагреваемого сло  перепад температуры не должен превышать 10 - 20 град. Такие услови  можно обеспечить только за счёт увеличени  времени нагрева , что практически приводит к сквозному нагреву детали, а больша  продолжительность отпуска увеличивает длительность всего цикла термической

о к о

00

ел

обработки, что нарушает темп работы технологической линии или требует установки двух и более закалочных установок. Сократить продолжительность индукционного электроотпуска можно, примен   дл  этой цели токи более низкой частоты, чем та, котора  примен лась при закалке, с таким расчетом, чтобы глубина проникновени  тока в холодный металл была больше, чем глубина закаленного сло . При всех вариантах индукционный электроотпуск не надежен, так как небольшое отклонение в режиме нагрева может привести либо к недостаточному прогреву глубинных слоев изделий, либо к пёреотпуску закаленного сло .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ поверхностной закалки с самоотпуском (3). По этому способу отпуск поверхностно-закаленного сло  осуществл етс  за счет тепла, сохранившегос  в изделии после окончани  интенсивного охлаждени  водой. Закалка с самоотпуском дает сравнительно хорошие результаты при обработке деталей простой формы, в част- ности, цилиндрических. В этом случае можно режим нагрева рассчитать таким образом, чтобы при закалке на заданную глубину после охлаждени  внутри детали сохранилс  достаточный запас тепла дл  са: моотпуска. При закалке с самоотпуском таких деталей, как шестерни, шлицевые валы и т. п. за счет внутреннего тепла не удаетс  получить нужную температуру отпуска выступающих частей поверхности. Зубь  шестерни или шлицевого вала остаютс  неотпущенными. При попытке создать такие услови , чтобы зубь  прогрелись до нуж- . ной температуры, переотпускаетс  впадина.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества обрабатываемой зоны за счет равномерного нагрева закаленного сло  при отпуске. ..

Дл  достижени  поставленной цели предлагаетс  при поверхностной термической обработке изделий сложной формы типа шестерён, звездочек, шлицевых валов и т. д., включающей индукционный поверхностный нагрев под закалку, кратковременное интенсивное охлаждение и самоотпуск, по окончании принудительного охлаждени  производить дополнительный кратковременный индукционный нагрев поверхности до температуры самоотпуска.

При этом отпуск поверхностных слоев на выступающих част х детали будет происходить за счет двух источников тепла - внутреннего, сохранившегос  после прерванного интенсивного охлаждени , и наружного - благодар  дополнительному

индукционному нагреву. По аналогии с самоотпуском он назван само-поверхностно- индукционный отпуск - СПИО.

В случае осуществлени  по за вл емому способу по вл етс  возможность автоматизации процесса и лучшей организации труда на рабочих местах.

На фиг. 1 приведен график изменени  температуры в поверхностном слое на зубе

0 после самоотпуска и после самоповерхностного индукционого отпуска, СПИО (Тспио); на фиг. 1 - сечение шлицевого вала с указанием мест приварки термопар (1, 2, 3, 4, 5); на фиг. 3 - график распределени  твердости

5 по глубине зуба и впадины при осуществлении закалки по предлагаемому способу (СПИО) и закалки с самоотпуском (СО).

Способ осуществл ют следующим образом . ..., ...-. ;V. .- .. . V у .0 Были проведены эксперименты с измерением температуры в разных точках детали . Закаливалс  шлицевой вал муфты сцеплени  комбайна Дон-1500 с наружным диаметром 50 мм. Высота шлицов - 2,5

5 мм. Муфта сцеплени  изготовлена из стали 45. Термопары приваривались в п ти точках по сечению вала (фиг. 2). Показани  термопар записывались на осциллографе Н-115. Сравнивались два способа обработки: за0 калка с самоотпуском и дополнительным кратковременным индукционным нагревом до температуры самоотпуска в том же индукторе и закалка с самоотпуском без дополнительного электронагрева. Приме5 н лс  одновитковый индуктор-спрёйер. Питание током 8 кГц осуществл лось от машинного генератора. Услови  закалки во всех опытах оставались одинаковыми: мощность- 100 кВт, продолжительность нагре0 ва -. Ю с. Измен лись услови  охлаждени  и повторного нагрева под отпуск (мощность и врем  нагрева). Расход охлаждающей жидкости при закалке составл л 0,3-0,5 м3/см2.

5В таблице приведены характерные режимы обработки и результаты измерени  температуры в характерных точках.

Из таблицы видно, что при самоотпуске (поз. 1, 2) без дополнительного индукцион0 ного отпуска температура в пределах закаленного сло  различаетс  в пределах 80-85°С. Применение дополнительного индукционного нагрева приводит к выравниванию температуры отпуска (поз, 3-6),

5 Подбором продолжительности, охлаждени  душем определенной интенсивности и длительности индукционного нагрева под отпуск при определенных значени х потребл емой дл  этого мощности можно получить достаточно равномерный нагрев

закаленного сло  и тем самым обеспечить требуемое распределение твердости по его глубине.

По техническим услови м поверхностна твердость детали после отпуска должна быть HRC 52-54. Така  твердость равномерно ю всей поверхности детали достигаетс 

только при использовании за вл емого способа , при котором твердость по впадине и на зубе практически не различаетс  и колеблетс  по периферии вала в заданных пределах . При закалке только с самоотпуском твердость зуба и впадин различаетс  на 5-7 HRC - зуб оказываетс  недоотпущенным.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и   Способ поверхностной термической обработки .изделий преимущественно сложно i формы, включающий индукционный поверхностный нагрев под закалку, кратковременное интенсивное принудительное охлаждение и самоотпуск, отличающ и и с   тем, что, с целью повышени  качества обрабатываемой зоны за счет равномерного нагрева закаленного сло  при отпуске, по окончании принудительного охлаждени  производ т дополнительный кратковременный индукционный нагрев поверхности до температуры самоотпуска.

С.Кулакова

- .3,

Фиг.З

Составитель Г.Головин Техред М.Моргентал

6 ММ

Корректор С.Пекарь