RU2201460C2 - Method of high-quality treatment of articles and device for realization of this method - Google Patents
Method of high-quality treatment of articles and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201460C2 RU2201460C2 RU2000111048A RU2000111048A RU2201460C2 RU 2201460 C2 RU2201460 C2 RU 2201460C2 RU 2000111048 A RU2000111048 A RU 2000111048A RU 2000111048 A RU2000111048 A RU 2000111048A RU 2201460 C2 RU2201460 C2 RU 2201460C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- product
- sprayers
- cycles
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области термообработки с высокочастотным нагревом и могут быть использованы при закалке изделий типа валов, несущих большую нагрузку. The invention relates to the field of heat treatment with high-frequency heating and can be used for hardening products such as shafts, bearing a large load.
Известны способ и устройство для высокочастотной термообработки осесимметричных деталей путем упрочнения их закалкой с непрерывно-последовательным нагревом с вращением и спрейерным охлаждением (А.Д. Демичев. Поверхностная закалка индукционным способом. - Л.: Машиностроение, 1979). Существенным недостатком такого способа и устройства является то, что они не в полной мере могут быть использованы для повышения усталостной прочности изделий, изготавливаемых из легированных сталей, поскольку при непрерывно-последовательной закалке высока вероятность образования трещин, особенно на изделиях, имеющих сложную форму поверхности. Использование для охлаждения сложных изделий специальных закалочных сред не только не гарантирует отсутствие закалочных трещин, но и усложняет технологию термообработки и требует дополнительных затрат. Устройство, представляющее собой кольцевой спрейер, не позволяет осуществлять регулирование процессом, что приводит к значительному разбросу свойств изделий и опасности возникновения трещин на поверхности. A known method and device for high-frequency heat treatment of axisymmetric parts by hardening them with quenching with continuous sequential heating with rotation and spray cooling (A.D. Demichev. Surface hardening by induction method. - L .: Engineering, 1979). A significant drawback of this method and device is that they cannot be fully used to increase the fatigue strength of products made from alloy steels, since during continuous-sequential hardening there is a high probability of cracking, especially on products having a complex surface shape. The use of special quenching media for cooling complex products not only does not guarantee the absence of quenching cracks, but also complicates the heat treatment technology and requires additional costs. The device, which is an annular sprayer, does not allow for process control, which leads to a significant dispersion of product properties and the risk of cracks on the surface.
Известен также способ охлаждения при непрерывно-последовательной высокочастотной закалке, позволяющий получить самоотпуск закаленного изделия, при котором струи охлаждающей среды направляют на изделие под углом навстречу друг другу из отдельных спрейеров (а. с. 633908, C 21 D 1/10, опубл. 28.11.78). Недостатком известного способа является то, что даже наличие самоотпуска не может служить гарантией от образования трещин, поскольку значительное переохлаждение поверхности до температуры окружающей среды, предопределяет и высокие напряжения в поверхностном слое изделий, имеющих сложную форму поверхности и изготовленных из легированной стали. There is also a known method of cooling during continuous sequential high-frequency quenching, which allows for self-tempering of the hardened product, in which the coolant jets are directed to the product at an angle toward each other from separate sprayers (A. p. 633908, C 21
Наиболее близким к предлагаемому является способ прерывистой термической обработки изделий, согласно которому нагрев и импульсное охлаждение осуществляют циклически (а.с. 969753, C 21 D 1/10). Существенным недостатком этого способа является невозможность получения на поверхности изделия закаленного слоя, отвечающего требованиям износоустойчивости и усталостной прочности. Значительным недостатком является также высокая энергоемкость процесса, поскольку для его осуществления требуется неоднократный разогрев изделия, и проблематичность применения данного способа для длинномерных изделий. Closest to the proposed is a method of intermittent heat treatment of products, according to which heating and impulse cooling is carried out cyclically (as with. 969753, C 21
Известно устройство для закалки и отпуска изделий (а.с. 1096287, C 21 D 1/06, опубл. бюл. 21, 07.06.84), содержащее индуктор и расположенные друг за другом по ходу перемещения изделия спрейера. Недостатком такого устройства является невозможность регулирования скорости охлаждения и, как следствие, проблематичность получения высокой однородности требуемых свойств по периметру и длине изделий. A device for hardening and tempering products (as.with. 1096287, C 21
Известно также устройство для термообработки труб (а.с. 1381176, C 21 D 9/08, опубл. бюл. 10, 15.03.88), содержащее индуктор и систему охлаждения, состоящую из нескольких кольцевых спрейеров, через которые подается охлаждающий газ. Недостатком такого устройства является недостаточная эффективность охлаждения изделия, что не позволяет осуществлять высокочастотную термообработку углеродистых и низколегированных сталей, а также неэкономичность процесса, требующего большого расхода хладоагента. Данное устройство выбрано в качестве ближайшего аналога. It is also known a device for heat treatment of pipes (AS 1381176, C 21 D 9/08, publ.
Задачей предлагаемых изобретений является повышение усталостной прочности, снижение внутренних напряжений и получение высокой твердости поверхности изделий, имеющих сложную форму (шлицы, зубчатая рейка, шпоночный паз, бурт) и изготовленных из легированной стали. The objective of the invention is to increase fatigue strength, reduce internal stresses and obtain high hardness of the surface of products having a complex shape (splines, gear rack, keyway, shoulder) and made of alloy steel.
Согласно изобретениям решение поставленной задачи достигается следующим образом. According to the invention, the solution of the task is achieved as follows.
Способ высокочастотной термообработки изделий, включающий индукционный нагрев, аустенитизацию и проводимое циклически импульсное охлаждение, заключается в том, что закалку проводят в непрерывно-последовательном режиме в перемещающемся относительно изделия спрейерном устройстве, состоящем из нескольких спрейеров, каждый из которых обеспечивает, при вращении изделия, выполнение соответствующего цикла импульсного охлаждения. В паузах между циклами осуществляют разогрев поверхности за счет накопленного внутри изделия тепла. При этом интенсивность импульсного охлаждения каждого из циклов определяется углом охвата изделия соответствующим спрейером, а частота пульсаций одинакова для всех циклов и равна частоте вращения изделия. The method of high-frequency heat treatment of products, including induction heating, austenitization and cyclically impulse cooling, is that the hardening is carried out in a continuous-sequential mode in a sprayer device moving relative to the product, consisting of several sprayers, each of which ensures, upon rotation of the product, corresponding pulse cooling cycle. In the pauses between cycles, the surface is heated by the heat accumulated inside the product. In this case, the intensity of pulse cooling of each of the cycles is determined by the angle of coverage of the product with the corresponding sprayer, and the ripple frequency is the same for all cycles and is equal to the frequency of rotation of the product.
Новым в предлагаемом способе является то, что охлаждение проводят в непрерывно-последовательном режиме в перемещающихся относительно вращающегося изделия нескольких разомкнутых кольцевых спрейерах с разным углом охвата изделия, уменьшающимся по ходу их перемещения, каждый из которых обеспечивает выполнение соответствующего цикла импульсного охлаждения. В паузах между циклами осуществляют разогрев поверхности за счет накопленного внутри изделия тепла. При этом интенсивность импульсного охлаждения каждого из циклов определяется углом охвата изделия соответствующим спрейером, а частота импульсов одинакова для всех циклов и равна частоте вращения изделия. New in the proposed method is that the cooling is carried out in a continuous-sequential mode in a few open ring sprayers moving with respect to a rotating product with different product coverage angles decreasing in the direction of their movement, each of which ensures the execution of a corresponding pulse cooling cycle. In the pauses between cycles, the surface is heated by the heat accumulated inside the product. In this case, the intensity of pulse cooling of each of the cycles is determined by the angle of coverage of the product with the corresponding sprayer, and the pulse frequency is the same for all cycles and is equal to the frequency of rotation of the product.
Для лучшего осуществления способа интенсивность охлаждения поверхности в спрейерах устанавливают из условия достижения минимально допустимой скорости охлаждения, необходимой для получения требуемой структуры закаленного слоя, а продолжительность всего процесса импульсного охлаждения назначают из расчета получения минимальной температуры в конце процесса, значение которой приближают к температуре конца мартенситных превращений (Мк). For a better implementation of the method, the cooling rate of the surface in the sprayers is determined from the condition of achieving the minimum permissible cooling rate necessary to obtain the desired structure of the hardened layer, and the duration of the entire pulsed cooling process is determined based on obtaining the minimum temperature at the end of the process, the value of which is close to the temperature of the end of martensitic transformations (Mk).
Интенсивность охлаждения поверхности регулируют путем изменения частоты вращения изделия и удельного расхода охлаждающей жидкости. Получение необходимой твердости может быть также осуществлено путем изменения продолжительности пауз при промежуточном разогреве между циклами охлаждения с учетом того, чтобы рост температуры поверхности в процессе промежуточного разогрева не превышал величины, ограниченной допустимым снижением твердости поверхности изделия. Оптимальное число циклов импульсного охлаждения должно быть не меньше трех. The intensity of surface cooling is controlled by changing the speed of the product and the specific flow rate of the coolant. Obtaining the necessary hardness can also be carried out by changing the duration of the pauses during the intermediate heating between cooling cycles, taking into account that the increase in surface temperature during the intermediate heating does not exceed a value limited by an allowable decrease in the surface hardness of the product. The optimal number of pulsed cooling cycles should be at least three.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство, содержащее многовитковый индуктор и кольцевые спрейеры, каждый из которых выполнен в виде незамкнутого кольца с различным углом охвата изделия, с возможностью перемещения относительно вращающегося изделия и изменяющимся углом охвата в сторону уменьшения по ходу перемещения спрейеров. To solve this problem, a device is proposed that contains a multi-turn inductor and ring sprayers, each of which is made in the form of an open ring with a different angle of coverage of the product, with the possibility of movement relative to the rotating product and a changing angle of coverage in the direction of decreasing along the movement of the sprayers.
Сопоставительный анализ показал, что заявляемое устройство отличается от известных решений тем, что каждый кольцевой спрейер выполнен в виде незамкнутого кольца с различным углом охвата изделия и с возможностью перемещения относительно вращающегося изделия. Причем угол охвата каждого последующего спрейера изменяется в сторону уменьшения по ходу перемещения спрейеров. Для наилучшего осуществления способа устройство должно содержать не менее трех спрейеров. Comparative analysis showed that the claimed device differs from the known solutions in that each annular sprayer is made in the form of an open ring with a different angle of coverage of the product and with the possibility of movement relative to the rotating product. Moreover, the coverage angle of each subsequent sprayer changes in the direction of decreasing along the movement of the sprayers. For the best implementation of the method, the device should contain at least three sprayers.
Предлагаемые изобретения иллюстрируются фигурами и графиками, на которых изображены: на фиг.1 - спрейерное устройство для импульсного охлаждения; на фиг. 2 - температурно-временной график хода закалки изделия; на фиг.3 - график траектории элемента поверхности изделия (по оси Y - развертка окружности изделия в градусах); на фиг.4 - термокинетическая диаграмма цикла высокочастотной термообработки изделия; на фиг. 5 - одна из возможных форм изделия. The invention is illustrated by figures and graphs, which depict: figure 1 - spray device for pulse cooling; in FIG. 2 - temperature-time graph of the course of hardening of the product; figure 3 is a graph of the trajectory of the element of the surface of the product (along the Y axis is the scan of the circumference of the product in degrees); figure 4 is a thermokinetic diagram of the cycle of high-frequency heat treatment of the product; in FIG. 5 - one of the possible forms of the product.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Изделие (фиг.5), вращающееся вокруг своей оси, подвергают высокочастотному нагреву со скоростью 16. ..18oС/с в многовитковом индукторе непрерывно-последовательным способом до температуры аустенитизации, примерно 850...870oС. После нагрева поверхности производят ее подстуживание до 760...730oС со скоростью 8... 10oС/с, достигая этим перераспределения накопленного тепла во внутренние слои изделия. При этом температура сердцевины изделия повышается до 490... 520oС.The proposed method is as follows. The product (figure 5), rotating around its axis, is subjected to high-frequency heating at a speed of 16. ..18 o C / s in a multi-turn inductor in a continuous-sequential manner to an austenitization temperature of about 850 ... 870 o C. After heating the surface, its cooling up to 760 ... 730 o С at a speed of 8 ... 10 o С / s, thereby achieving the redistribution of accumulated heat into the inner layers of the product. In this case, the core temperature of the product rises to 490 ... 520 o C.
По завершению процесса подстуживания осуществляют закалку непрерывно вращающегося вокруг своей оси изделия путем охлаждения из нескольких разомкнутых кольцевых спрейеров, концентрически охватывающих изделие и расположенных на некотором расстоянии друг от друга. При этом спрейерное устройство равномерно перемещается вдоль оси изделия, последовательно охлаждая предназначенную под закалку поверхность. Upon completion of the curing process, hardening is carried out for a product continuously rotating around its axis by cooling from several open ring sprayers concentrically covering the product and located at some distance from each other. In this case, the sprayer device moves uniformly along the axis of the product, sequentially cooling the surface intended for hardening.
Закалка осуществляется в процессе циклически повторяющегося импульсного охлаждения в спрейерах и промежуточного, между циклами охлаждения, разогрева термообрабатываемого изделия за счет ранее накопленного тепла, происходящего на неохлаждаемых участках поверхности, находящихся между спрейерами. Импульсное охлаждение характеризуется серией повторяющихся импульсов, образующихся при вращении изделия в спрейерах, выполненных в виде незамкнутых колец. При таком охлаждении каждую точку поверхности охлаждают только на охватываемом спрейером участке-секторе с величиной угла, равной углу охвата спрейера. Далее, при прохождении точкой поверхности участка, не охватываемого спрейером, и следовательно, не охлаждаемого, наступает кратковременная пауза в охлаждении, во время которой происходит локальный разогрев за счет внутреннего накопленного тепла, при котором температура поверхности быстро повышается на 30. . .50oС. Импульсы повторяются с каждым оборотом изделия, причем за счет непрерывного движения спрейерного устройства вдоль оси постепенно через зону импульсного охлаждения проходит все изделие. Таким образом, импульсное охлаждение происходит с частотой вращения изделия и представляет собой чередование моментов (импульсов) спрейерного охлаждения и пауз между ними, что позволяет существенно снизить среднюю скорость охлаждения, ограничить рост кристаллов образующегося мартенсита и осуществить немедленный отпуск вновь образованной фазы уже непосредственно в процессе образования мартенсита. Такой импульсный температурный режим позволяет уже непосредственно в процессе охлаждения свести к минимуму напряжения, возникающие при термообработке изделия.Quenching is carried out in the process of cyclically repeated pulsed cooling in sprayers and intermediate, between cooling cycles, heating the heat-treated product due to previously accumulated heat occurring on uncooled surface areas located between the sprayers. Impulse cooling is characterized by a series of repetitive pulses generated during rotation of the product in sprayers made in the form of open rings. With this cooling, each point on the surface is cooled only in the sector sector covered by the sprayer with an angle equal to the angle of coverage of the sprayer. Further, when a point passes the surface of an area that is not covered by the sprayer, and therefore not cooled, there is a short pause in cooling, during which local heating occurs due to internal stored heat, at which the surface temperature quickly rises by 30.. .50 o C. The pulses are repeated with each revolution of the product, and due to the continuous movement of the sprayer device along the axis, the entire product passes gradually through the zone of pulse cooling. Thus, pulsed cooling occurs at a rotational speed of the product and is an alternation of moments (pulses) of spray cooling and pauses between them, which can significantly reduce the average cooling rate, limit the growth of crystals of the formed martensite and immediately release the newly formed phase directly during the formation martensite. Such a pulsed temperature regime allows directly in the cooling process to minimize the stresses arising from the heat treatment of the product.
По мере перемещения спрейерного устройства завершается 1-й цикл импульсного охлаждения. При этом точка поверхности выходит из зоны охлаждения 1-го спрейера и попадает на участок, расположенный между спрейерами, и в течение нескольких секунд происходит промежуточный разогрев этой поверхности за счет внутреннего тепла на 100...200oС, после чего следует очередной цикл импульсного охлаждения в зоне действия другого спрейера (фиг.2), сменяющийся, в свою очередь, этапом промежуточного разогрева на участке между 2-м и 3-м спрейерами, в течение которого происходит повторное выравнивание температуры по сечению изделия на более низком температурном уровне.As the sprayer moves, the 1st pulse cooling cycle is completed. In this case, the surface point leaves the cooling zone of the 1st sprayer and enters the area located between the sprayers, and within a few seconds there is an intermediate heating of this surface due to internal heat of 100 ... 200 o C, followed by another cycle of pulsed cooling in the area of operation of another sprayer (Fig. 2), which, in turn, is replaced by an intermediate heating step in the area between the 2nd and 3rd sprayers, during which the temperature is re-aligned over the product cross section at a lower rate level level.
Интенсивность охлаждения изделия в процессе закалки зависит от удельного расхода охлаждающей жидкости и от соотношения продолжительности момента (импульса) охлаждения и продолжительности паузы между соседними импульсами, во время которой происходит локальный разогрев поверхности теплом, накопленным во внутренних слоях изделия. Регулирование интенсивности охлаждения по окружности изделия возможно путем изменения активной зоны охлаждения спрейера (изменением угла охвата) и частоты вращения изделия. С увеличением угла охвата возрастает интенсивность охлаждения. The intensity of cooling the product during the hardening process depends on the specific flow rate of the coolant and on the ratio of the duration of the cooling moment (pulse) and the duration of the pause between adjacent pulses, during which the surface is locally heated by the heat accumulated in the inner layers of the product. Regulation of the intensity of cooling around the circumference of the product is possible by changing the active cooling zone of the sprayer (by changing the angle of coverage) and the frequency of rotation of the product. With an increase in the angle of coverage, the cooling intensity increases.
Получение необходимой твердости достигается посредством изменения продолжительности паузы между циклами, в течение которой происходит промежуточный разогрев поверхности и продолжительность которой зависит от времени прохождения расстояния L1 или L2 между спрейерами (фиг.1). Изменяя расстояние между спрейерами, изменяют продолжительность пауз при промежуточном разогреве между циклами охлаждения так, чтобы рост температуры поверхности в процессе промежуточного разогрева не превышал величины, ограниченной допустимым снижением твердости поверхности изделия. Obtaining the necessary hardness is achieved by changing the duration of the pause between cycles, during which the surface is intermediate heated and the duration of which depends on the travel time of the distance L1 or L2 between the sprayers (Fig. 1). By changing the distance between the sprayers, the duration of the pauses during intermediate heating between cooling cycles is changed so that the increase in surface temperature during the intermediate heating does not exceed a value limited by an allowable decrease in the surface hardness of the product.
Интенсивность импульсного охлаждения выбирают таким, чтобы усредненная скорость охлаждения достигала или несколько превышала минимально допустимую скорость охлаждения, необходимую для образования требуемой структуры (например, троостомартенсита), а общую продолжительность процесса импульсного охлаждения - до приближения температуры поверхности к температуре конца мартенситных превращений (Мк). The intensity of pulsed cooling is chosen so that the average cooling rate reaches or slightly exceeds the minimum allowable cooling rate necessary for the formation of the required structure (for example, troostomartensite), and the total duration of the process of pulsed cooling is until the surface temperature approaches the temperature of the end of martensitic transformations (Mk).
На последующих этапах импульсного охлаждения соотношение продолжительности моментов охлаждения и пауз выбирают таким, чтобы не допустить излишне резкого охлаждения закаленного слоя. Эта задача решается применением специального спрейерного устройства. In the subsequent stages of pulse cooling, the ratio of the duration of the cooling moments and pauses is chosen so as to prevent excessively sharp cooling of the hardened layer. This problem is solved by using a special sprayer device.
Таким образом, предлагаемый способ термообработки позволяет корректировать теплосодержание изделия перед входом в каждый последующий спрейер и, при необходимости, управлять процессом посредством:
- изменения удельного расхода охлаждающей жидкости;
- изменения площади рабочей поверхности спрейера;
- изменения частоты вращения изделия;
- изменения продолжительности паузы между циклами на промежуточный разогрев, в течение которой точка поверхности перемещается между спрейерами.Thus, the proposed method of heat treatment allows you to adjust the heat content of the product before entering each subsequent sprayer and, if necessary, control the process by:
- changes in the specific coolant flow rate;
- changes in the area of the working surface of the sprayer;
- changes in the frequency of rotation of the product;
- changes in the duration of the pause between cycles for an intermediate heating, during which a surface point moves between the sprayers.
Пример осуществления способа. An example implementation of the method.
Осуществлялась непрерывно-последовательная высокочастотная термообработка изделия, установленного в центре и вращающегося с частотой 120 об/мин. При включении индукционного нагрева начинают перемещение блока спрейеров вдоль оси изделия со скоростью 4,5 мм/с. Средний диаметр закаливаемого изделия - 80 мм. Контроль за удельным расходом охлаждающей жидкости каждого спрейера осуществляют ротаметрами. Общий цикл термообработки составляет 190 с. A continuously sequential high-frequency heat treatment of the product installed in the center and rotating with a frequency of 120 rpm was carried out. When the induction heating is turned on, the block of sprayers begins to move along the axis of the product at a speed of 4.5 mm / s. The average diameter of the hardened product is 80 mm. The control of the specific coolant flow rate of each sprayer is carried out by rotameters. The total heat treatment cycle is 190 s.
В табл. 1 приведены различные примеры выполнения процесса с изменяемыми параметрами: температурой поверхности на входе и выходе спрейеров, удельным расходом охлаждаемой жидкости в каждом из них и полученная при этих параметрах твердость. In the table. Figure 1 shows various examples of the process with variable parameters: surface temperature at the inlet and outlet of the sprayers, the specific flow rate of the cooled liquid in each of them and the hardness obtained with these parameters.
В табл.2 приведена площадь мгновенно охлаждаемой поверхности изделия каждым из спрейеров и площадь промежуточного разогрева после каждого цикла охлаждения. Table 2 shows the area of the instantly cooled surface of the product by each of the sprayers and the area of intermediate heating after each cooling cycle.
На фиг.2 приведена температурно-временная характеристика хода охлаждения поверхности детали, на которой показаны все этапы охлаждения по режиму 2 в табл.1, где
0-15 с - участок подстуживания (перераспределения тепла);
15-27 с - участок импульсного охлаждения и разогрева в зоне охлаждения 1-м спрейером;
27-32 с - участок разогрева в зоне между 1-м и 2-м спрейерами;
32-36 с - участок импульсного охлаждения и разогрева в зоне охлаждения 2-м спрейером;
36-46 с - участок разогрева в зоне между 2-м и 3-м спрейерами;
46-50 с - участок импульсного охлаждения и разогрева в зоне охлаждения 3-м спрейером;
от 50 с и далее - участок индукционного отпуска.Figure 2 shows the temperature-time characteristic of the course of cooling the surface of the part, which shows all the stages of cooling according to
0-15 s - area of undermining (heat redistribution);
15-27 s - section of pulse cooling and heating in the cooling zone by the 1st sprayer;
27-32 s - heating section in the zone between the 1st and 2nd sprayers;
32-36 s - pulse cooling and heating plot in the cooling zone with the 2nd sprayer;
36-46 s - heating section in the zone between the 2nd and 3rd sprayers;
46-50 s - pulse cooling and heating plot in the cooling zone with the 3rd sprayer;
from 50 s onwards - induction tempering section.
На фиг.3 представлен график траектории элемента поверхности изделия (по оси Y - развертка окружности изделия в градусах). Figure 3 presents a graph of the trajectory of the element of the surface of the product (along the Y axis is the scan of the circumference of the product in degrees).
На фиг.4 представлена термокинетическая диаграмма цикла высокочастотной термообработки изделия. Figure 4 presents the thermokinetic diagram of the cycle of high-frequency heat treatment of the product.
Для проверки предлагаемых изобретений использовались изделия - полуоси (фиг. 5), изготовленные из сталей 38ХГС и 40Х. На полуосях из стали 38ХГС, как более легированной, исследовалась вероятность появления трещин. После проведения полного процесса закалки трещины не были выявлены. To verify the proposed inventions, semi-axle products were used (Fig. 5) made of 38KhGS and 40Kh steels. On the axles of steel 38KhGS, as more alloyed, the probability of the appearance of cracks was investigated. After a complete hardening process, no cracks were detected.
В дальнейшем сравнивались прочностные свойства, приобретенные полуосями, изготовленными из стали 40Х и прошедшими термообработку по предлагаемому способу, с полуосями из стали 38ХГС, прошедшими улучшение по серийному технологическому процессу. Сравнительные испытания проводились на резонансном стенде с частотой нагружения 1200 циклов в минуту. In the future, strength properties acquired by semi-axles made of 40X steel and subjected to heat treatment according to the proposed method were compared with 38XGS semi-axles, which were improved by a serial production process. Comparative tests were carried out on a resonance bench with a loading frequency of 1200 cycles per minute.
Средняя наработка 9 полуосей, изготовленных из стали 38ХГС, составила 1,258•106 циклов.The average operating time of 9 semiaxes made of 38KhGS steel was 1,258 • 10 6 cycles.
Проведенными стендовыми и эксплуатационными испытаниями установлено многократное повышение ресурса долговечности и усталостной прочности изделий, прошедших высокочастотную термообработку по предлагаемому способу и с применением предлагаемого устройства. Conducted bench and operational tests found a multiple increase in the service life and fatigue strength of products that underwent high-frequency heat treatment according to the proposed method and using the proposed device.
Предлагаемое устройство для высокочастотной термообработки изделий (фиг. 1) представляет собой блок спрейеров 1, 2 и 3, выполненных в виде незамкнутых колец с различными углами охвата изделия 4, изменяющимися в сторону уменьшения по ходу движения блока. Спрейер 1 выполнен с углом охвата примерно 260o, спрейер 2 - с углом охвата примерно 160o, спрейер 3 - с углом охвата примерно 50o. В каждом из спрейеров выполнены патрубки 5 для подвода охлаждающей жидкости. Спрейера 1, 2 и 3 установлены на определенном расстоянии друг от друга (L1 и L2), соосно обрабатываемому изделию 4. Частота импульсов в каждом спрейере одинакова и равна частоте вращения изделия. Последовательное уменьшение угла охвата спрейеров (260o, 160o и 50o) по ходу движения вдоль оси изделия позволяет от спрейера к спрейеру увеличивать площадь локально разогреваемой поверхности в паузах между моментами (импульсами) охлаждения и выдерживать заданный режим термообработки на необходимом температурном уровне.The proposed device for high-frequency heat treatment of products (Fig. 1) is a block of
Устройство работает следующим образом. Блок спрейеров 1, 2 и 3 перемещается вдоль вращающегося вокруг своей оси обрабатываемого изделия 4, предварительно прошедшего индукционный нагрев и процесс подпружинивания (фиг.1). При подаче охлаждающей жидкости начинается первый цикл процесса импульсного охлаждения поверхности, происходящий в зоне действия 1-го спрейера, и сменяющийся периодом промежуточного разогрева. The device operates as follows. The block of
Далее, по мере передвижения блока спрейеров вдоль всего изделия, следуют, сменяя друг друга, цикл охлаждения 2-м спрейером, период разогрева, цикл охлаждения 3-м спрейером и завершение всего процесса закалки. Further, as the block of sprayers moves along the entire product, they follow, replacing each other, the cooling cycle with the 2nd sprayer, the heating period, the cooling cycle with the 3rd sprayer and the completion of the entire hardening process.
Таким образом, при непрерывном движении блока спрейеров вся поверхность изделия постепенно проходит весь процесс закалки, состоящий из последовательно протекающих этапов:
- цикл импульсного охлаждения в зоне 1-го спрейера;
разогрев между 1 и 2 спрейером (при прохождении участка между 1 и 2 спрейерами);
- цикл импульсного охлаждения в зоне 2-го спрейера;
- разогрев между 2 и 3 спрейером (при прохождении участка между 2 и 3 спрейерами);
- цикл импульсного охлаждения в зоне 3-го спрейера.Thus, with continuous movement of the sprayer unit, the entire surface of the product gradually passes through the entire hardening process, consisting of successively proceeding stages:
- pulse cooling cycle in the zone of the 1st sprayer;
warming up between 1 and 2 sprayers (when passing the section between 1 and 2 sprayers);
- cycle of pulse cooling in the zone of the 2nd sprayer;
- warming up between 2 and 3 sprayers (when passing the section between 2 and 3 sprayers);
- pulse cooling cycle in the zone of the 3rd sprayer.
Завершается весь процесс термообработки индукционным отпуском закаленного изделия. The whole heat treatment process is completed by induction tempering of the hardened product.
Применение предлагаемых изобретений позволяет обеспечить:
- замену материала изделия на более дешевую сталь при повышении усталостной прочности и долговечности изделия;
- возможность отмены операции печного отпуска;
- изготовление изделий из легированных сталей без опасности возникновения трещин после их термообработки;
- применение в качестве охлаждающей жидкости воды взамен специальных закалочных средств.The use of the proposed invention allows to provide:
- replacing the product material with cheaper steel while increasing the fatigue strength and durability of the product;
- the possibility of canceling the operation of furnace holiday;
- the manufacture of products from alloy steels without the risk of cracks after their heat treatment;
- the use of water as a coolant instead of special quenching agents.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000111048A RU2201460C2 (en) | 2000-05-04 | 2000-05-04 | Method of high-quality treatment of articles and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000111048A RU2201460C2 (en) | 2000-05-04 | 2000-05-04 | Method of high-quality treatment of articles and device for realization of this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000111048A RU2000111048A (en) | 2002-04-10 |
| RU2201460C2 true RU2201460C2 (en) | 2003-03-27 |
Family
ID=20234169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000111048A RU2201460C2 (en) | 2000-05-04 | 2000-05-04 | Method of high-quality treatment of articles and device for realization of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201460C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012021090A1 (en) * | 2010-08-10 | 2012-02-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Исследовательско-Технологический Центр "Аусферр" | Method for thermal processing of articles consisting of alloys on the basis of iron (variants) |
-
2000
- 2000-05-04 RU RU2000111048A patent/RU2201460C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012021090A1 (en) * | 2010-08-10 | 2012-02-16 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Исследовательско-Технологический Центр "Аусферр" | Method for thermal processing of articles consisting of alloys on the basis of iron (variants) |
| EA022014B1 (en) * | 2010-08-10 | 2015-10-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Исследовательско-Технологический Центр "Аусферр" | Method for thermal processing of articles consisting of alloys on the basis of iron (variants) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101016594B1 (en) | Hot forging equipment | |
| US4675488A (en) | Method for hardening gears by induction heating | |
| US4785147A (en) | System for hardening gears by induction heating | |
| US3294599A (en) | Method and apparatus for heat treating low carbon steel | |
| US4855551A (en) | Method and apparatus for hardening gears | |
| KR20010021589A (en) | Method for performing a heat treatment on metallic rings, and bearing ring thus obtained | |
| US4855556A (en) | Method and apparatus for hardening gears and similar workpieces | |
| US4375997A (en) | Method of inductively heat treating a thin-walled workpiece to control distortion | |
| US4757170A (en) | Method and apparatus for induction heating gears and similar workpieces | |
| KR101104662B1 (en) | Method of cooling hot forged part, apparatus therefor, and process for producing hot forged part | |
| US4242153A (en) | Methods for hot rolling and treating rod | |
| US20020195753A1 (en) | Method and apparatus for quenching metal workpieces | |
| CN101942554A (en) | Technology for heating processing and quenching of thick-wall seamless steel tube | |
| CN110777322B (en) | Carburizing method for alloy surface | |
| RU2201460C2 (en) | Method of high-quality treatment of articles and device for realization of this method | |
| US4749834A (en) | Method and apparatus of hardening gears by induction heating | |
| CN104561475A (en) | Internal gear thermal treatment device and method | |
| JPH11236619A (en) | Crawler bush and production thereof | |
| JPH0331415A (en) | High-frequency hardening device | |
| RU2766621C1 (en) | Method for heat treatment of steel balls and device for hardening of steel balls | |
| CN103409600B (en) | Workpiece quenching lathe and quenching method thereof | |
| CN108588394A (en) | A kind of technique and device for realizing the quenching of steel wire series classification in Single Medium | |
| CN211058880U (en) | Valve rod with local solid solution disc neck part | |
| SU1129244A1 (en) | Method of hardening camshaft | |
| SU1576575A1 (en) | Method of jet hardening of articles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20140520 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180505 |