SI8811937A8 - Method for the heat treatment of metallic work pieces - Google Patents

Description

POSTUPAK ZA TOPLOTNU OBRADU METALNIH RADNIH KOMADA

Oblast tehnike

----»

Pronalazak je iz oblasti termičke obrade metala i odnosi se na postupak za toplotnu obradu metalnih radnih komada u vakuumskoj peci zagrevanjem i kaljenjem istih u rashladnom gasu pod nadpritiskom i uz cirkulaciju rashladnog gasa (MKP C 21D 1/773, C 21D 9/00, C 21D 1/767).

Tehnički problaem

Kod kaljenja metalnih radnih komada, naročito alata, oni se zagrevaju u peči na temperaturu austenizacije materijala, a zatim se kale. U zavisnosti od vrste materijala i željenih raehaničkih karakteristika za kaljenje su neophodna vodena, uljna kupatila ili kupatila sa otopljenim solima. Delovi od brzoreznih Čelika i drugih visoko legiranih materijala mogu da se kale takodje i u inertnim gasovima. ako se ovi kontinulano hlade i cirkulišu. Zbog tehnički uslovljenog ograničenja cirkulacije rashladnog gasa i njegovog pritiska do sada nije bilo moguče postici veče učinke kaljenja sa rashladnim gasovima, tako da je postupak kaljenja sa rashladnim gasovima ograničen samo na specijalne materijale.

Tehnički problem koji se rešava ovim pronalskom je u torne da se razvije takav postupak za toplotnu obradu metalnih radnih

-2.-: :- : : ::.

komada u vakuumskoj peci zagrevanjem tih komada i naknadnim kaljenjem u rashladnom gasu pod pritiskom i uz cirkulaciju tog gasa, sa koj im bi se postigao veci intenzitet kaljenja i to bez povečavanja snage motora za cirkulaciju rashladnog gasa.

Stanje tehnike

U patentnim spisima DE-PS 28 39 807 i DE-PS 28 44 343 opisane su vakuur ske peci u koje se za hladjenje uvode rashladni gasovi velikom brzinom i pod pritiscima od 0,6 MPa (6 bara) i vode preko zagrejanih.šarži radnih komada, a zatim uvode u izmenjivač toplote. Potrebne velike brzine rashladnog gasa postižu se pomoču mlaznica ili ventilatora. Veče brzine kaljenja u principu se mogu postiči povečanjem pritiska rashladnog gasa, ali se ipak kod do sada primenjivanih rashladnih gasova (na pr. azot, argon) dostiže nadpritisak samo od oko 0,6 MPa. Primene vecih pritisaka ograničena je snagom motora, koji je potreban za cirkulaciju komprimovanih gasova. Kod primene azota kao rashladnog gasa sa 0,6 MPa nadpritiska, potrebna snaga motora jednog ventilatora iznosi preko 100 kW. Medjutim, motori velike snage su po gabaritima veoma veliki, skup: i za ugradnju u vakuumsku peč pod normalnim uslovima nisu pogodni.

Opis rešenja tehničkog problema sa primerima izvodjenja

Navedeni tehnički problem rešen je prema pronalasku tako što se kao rashladni gas primenjuje helijum, vodonik, mešavina helijuma i vodonik; i/ili vodonika sa do 30 zapr.% inertnog gasa, što se pritisak rashladnt gasa p u peci za kaljenje održava u granicama izmedju 1 i 4 MPa i št< se brzina rashladnog gasa v bira tako da proizvod pxv leži u granicama izmedju 10 i 250 m. MPa . sec~l.

Kao rashladni gas prvenstveno se primenjuje helijum ili mešavina heliji ma sa do 30 zapr.% vodonika i/Ili inertnih gasova.

Kao povoljnim pokazalo se to da se u peči održava pritisak rashladnog gasa izmedju 1,4 i 3,0 MPa a cirkulacija rashladnog gasa se vrši pomoč ventilatora.

Brzina rashladnog gasa cevi rashladnog gasa.

'V odnosi se na izlaz iz podeonih

Na iznenadjujuči način se pokazalo da kod primene helijuma i/ili vodonika odnosno njihove mešavine sa do 30 zapr.% ir.ertnog gasa kao napr. azota, kao rashladnog gasa u odgovarajučim pečima, mogli su se postiči pritisci do 4 HPa a da se ne povečava snaga motora koriščenog ventilatora. Na taj način je rashladno dejstvo gasova toliko pojačano da se mogao kaliti jedan znatno širi spektrum Čelika, čak i takve vrste Čelika koji su se do sada morale kaliti u uljnim kupatilima. Ovo kaljenje pod visokim pritiskom gasa ima u odnosu na tečne medije za kaljenje svoje tehnološko - tehničke i ekonomske prednosti. Osim toga ovo je povoljnije u pogledu zaštite životne sredine.

Prilikom praktičnog izvodjenja ovoga postupka, čelični delovi se zagrevaju u jednoj, za ove svrhe, uobičajenoj vakuumskoj peči. Pri ovome peč se napuni, prvenstveno sa helijumom odnosno vodonikom upravo pre početka zagrevanja i to pod pritiskom od oko 2 HPa i gas se stavlja u cirkula cij-u pomoču ventilatora. Ovo ima tu prednost što se prelaz toplote na celične delove ne vrši pomoču zračenja več putem konvekcija, to kao posledico ima ravnomerno zagrevanje šarže i jedno znatno skrsčenje vremena zagrevanja.

Kada se dostigne temperatura od 7$0°C gas se uklanja iz peči i pod vakuumom dalje zagreva. U ovoj temie?^aturnoj oblasti je zagrevanje pomoču zračenja vrlo delotvorno a neki zaštitni gas za zagrevanje šarže je neophodsn. Nakon dostizanja temperature austenitizirar.ja, koja može da leži izmedju 800 i 1300°C, peč se, u cilju hladjenja šarže, napuni hladnim rashladnim gasom do 4 IiPa nadpritiska. Rashladni gas se stavi u cirkulaciju pomoču jednog ventilatora, nakon napuštanja unutrašnjosti peči hlodi preko jednog izmenjivača toplote i nanovo se ccvodi r <_· p Τ'

Ολ v a cincu rac s;

Zi..

ohladi. Brzina se pomoču ventilatora tako bira da proizvod p x bude izmedju lo i 25o m. ?iPa. sec”¹.

Sledeči primer bliže objašnjava postupak prema pronalas= ku:

Jedan konstrukcioni elemenat prečnika oko 10 mm, od nisko= legirancg Čelika 100 Cr6 zagreva se u jednoj vakuumskoj peči na austenitizirajuču temperaturu od oko 85O°C. Nekom dostizanja ove temperature, peč se napuni helijumom do natpritiska od 1,6 KPa, pri čemu na brzini gasa od _'Π Q

m.sec probni komad ohladi na 400 C, sto odgovara br= zini hladjenja u jednom uljnora kupatilu. Na ovaj način dobija se martenzitska struktura sa tvrdočom od 64 HRG.

Kod do sada poznatih postupaka za kaljenje gasom ne može se kaliti Čelik 100 6Gr.

-P-193V8-S- -

Claims (3)

Patentni zahtevi

1. Postupak za toplotnu obradu metalnih radnih komada u vakuumskoj peči ,koji obuhvata zagrevanja radnih komada, a zatim kaljenje u rashladnom gasu pod nadpritiskora uz cirkulaciju gasa, naznačen time, što se kao rashladni gas koristi helijum, vodonik, smeša helijuma i vodonika ili smeša helijuma i/ili vodonika ea do 30 zapr,% inertnog gasa , što se pritisak rashladnog gasa prilikom kaljenja podešava na vrednosti izmedju 1 i 4 MPa, a brzina rashladnog gasa je takva da vrednost proizvoda pritiska i brzine leži izmedju 10 i 250 m · MPa · sec“l.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, sto se kao rashladni gas koristi helijum ili smeša helijuma sa do 30% vodonika i/ili inertnog gasa,

3. Postupak prema zahtevima li2, naznačen time, što se pritisak rashladnog gasa prilikom kaljenja podešava na vrednosti izmedju 1,4 i 3,0 MPa.