SU1395683A1

SU1395683A1 - Способ управлени процессом закалки

Info

Publication number: SU1395683A1
Application number: SU864145886A
Authority: SU
Inventors: Николай Иванович Кобаско; Владимир Александрович Лисовой; Артем Артемович Халатов
Original assignee: Институт технической теплофизики АН УССР
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1986-11-10
Publication date: 1988-05-15

Abstract

Изобретение относитс к термической обработке и предназначено дл Зтравлени процессом закалки. Цель изобретени - повьшение прочностных свойств деталей. Управление процес- сом закалки основано на регистрации частоты отрыва пузырьковых скоплений с закаливаемой поверхности, измер емой датчиком 6. Это позвол ет, в свою очередь,регулировать частоту пульсации потока закалочной среды в камере 1 при помощи заслонки Ю, соединенной через исполнительный механизм 8 и усилитель 7 с датчиком 6. Кроме того, сравнивают нарастай: . количества магнитной фазы датчиком 11 в процессе мартенситного превращени с эталонным значением параметров потока закалочной жидкости и при их равенстве стабилизируют поток йхлаж- i дени . 1 ил. (Л

Description

00

со ел

О5

00 00

30

Изобретение относитс к термической обработке металлов, в частности к способам закалки стальных цилиндрических деталей в потоке воды под регулируе:мым избыточным давлением, и может найти, применение дл термообработки деталей типа полуосей авто- ьюбил .

Целью изобретени вл етс повьпае- д кие прочностных свойств закаливаемых деталей.

На чертеже показано устройство дл осуществлени предлагаемого способа. Устройство содержит цилиндричес- 15

кую рабочз) камеру , имеющую вход и выход дл охладител 2. Внутри каме- ры 1 со стороны входа и выхода уста- новлены центрирующие зажимы 3 и 4 со- ответственно, предназначенные дл 20 фиксации закаливаемой детали 5. Ука- занные зажимы вьтолнены в виде подпружиненных конусов, установленных на кронштейнах. Один из указанных зажимов может быть вьшолнен с возмож- 25 ностьго перемещени вдоль оси камеры 1 .

На стенке камеры 1 со стороны входа охладител установлен датчик 6 частоты колебаний паровой пленки (частоты отрыва пузырьковых скоплений ) , св занный через усилитель 7 и исполнительный механизм 8 с приводом

9перемещени заслонки 10.

На внутренней стенке камеры 1 по центру детали 5 установлен датчик 11, фиксирук ций изменение количества магнитной фазы в закаливаемом материале в период мартенситных превращений.

Устройство работает следующим образом .

Предварительно нагретую до температуры аустенизаци1 (870° С дл сред- неуглеродистых сталей) деталь 5 помещают в камеру 1, герметизируют и соз- 5 дают поток в камере 1 закалочной жидкости (воды), движущийс с посто нной скоростью около 5 м/с. При этом. Б камере поддерживаетс максимальное избыточное давление на уровне 5

10бар.

В процессе пузырькового кипени на датчик 6 поступает сигнал частоты отрыва пузырьковых скоплений с поверхности детали 5, которые усиливаютс в усилителе 7 и поступают в исполнительный механизм 8, где эти сигналы преобразуютс в управл ющие импульсы, которые передаютс на при35

40

50

55

30

д

5

20 25

5

35

0

5

вод 9, работающий синхронно с задающей частотой от датчика 6. Таким образом осуществл етс регулирование частоты перемещени заслонки 10 резонансно с частотой отрыва пузырьковых скоплений, что приводит к созданию в камере 1 переменного давлени охладител 2.

Резонансна частота изменени давлени , способствующа отрыву паровых образований, как дл воды, так и дл других жидкостей, используемых в качестве закалочных сред, находитс в диапазоне частот 2-200 Гц.

Изменени давлени в системе, в частности по гармоническому закону, увеличивают тепловой поток при пленочном кипении и позвол ют быстро разрушить паровую пленку. Тепловой поток при колебани х давлени превышает не только тепловой поток при среднеарифметическом давлении, отно- сительно которого производ т изменени давлени , но и тепловой поток под давлением, равным амплитудному значению колебани давлени , т.е. колебани давлени увеличивают -тепловой поток на большую величину, чем это достигаетс при статистическом повьпцении давлени .

Колебани давлени распростран ютс в закалочной среде, где создаетс поле переменного давлени при совпадении частоты изменени давлени и частоты отрыва паровых скоплений , которые образуютс на поверхности закаливаемой детали, наступает резонанс, способствующий отрыву паровых образований и разрушений паровой пленки. Поэтому частота колебаний паровых образований обуславливает выбор частоты изменени избыточного давлени . I

Момент окончани процесса пузырькового кипени закалочной среды вблизи поверхности закаливаемой детали фиксируетс датчиком 11 по заданному количеству магнитной фазы в закаливаемом материале, -которое измен етс пропорционально увеличению в структуре закаливаемого материала доли мартенсита . При достижении заданного значени датчик 11 вьщает сигнал на исполнительный механизм 8, который отключает привод 9 заслонки 10, после чего давление в камере 1 понижаетс до 1-3 бар и создаетс интенсивный поток закалочной среды со скоробтью до 20 м/с. Выбор такого давлени обусловлен техническими услови ми подачи закалочной среды- (воды) из водопроводной сети. Скорость потока среды также обусловлена максимальной технической возможностью закалочно го устройства.

Возможны другие устройства, обеспечивающие импульсное повьшгение дав- лени и вибрацию с частотой, соответствующей отрыву пузырьковых скоплений с закаливаемой поверхности.

П

р и м е р. Полуось автомобил , 15

изготовленную из ст. 40Х2МА, нагревали

качество закалки (полностью устранит возможность образовани закалочных трещин, на 20% повысить твердость поверхности деталей, на 15% уменьшить коробление деталей, а также су щественно улучшить равномерность за калки) , но и повысить прочностные свойства материала в среднем на 20% что дает возможность заменить высок легированные марки стали на простые углеродистые. Долговечность полуосе из ст. 47ГТ при циклических испытани х Возросла более чем в 3 раза по сравнению с долговечностью полуосей

стали 40ХН2М.

Claims

Формула изобретени

изготовленных из высоколегированной ли до 860 С и помещали в герметизируемую цилиндрическую проходную зак.а- лочную камеру, в которую под давлением 6 бар нагнетали воду. В период 20 начала пузырькового кипени посредством заслонки, установленной на выходе потока из закалочной камеры, периодически создавали мгновенный останов движени потока среды с частотой за- 25 пираний 3 Гц. После окончани процесСпособ управлени процессом закал ки, включающий подачу охладител в рабочую камеру и его циркул ции, о т личающийс тем, что, с целью повышени прочностных свойств обрабатываемых деталей, регистрируют частоту отрьта пузырьковых скоплений с закаливаемой поверхности, осуществл ют пульсацию потока охладител в камере с частотой пульсации, равной частоте отрьгеа пузьфьковых скоплений одновременно измер ют изменение магнитной фазы в материале обрабатываемой детали в интервале мартенситного превращени , сравнивают ее с эталонным значением, при достижении которо го поток охладител стабилизируют.

са пузырькового кипени (спуст 25 с) привод заслонки отключали и продолжали охлаждение детали в свободном потоке среды, движущейс со скоростью 10-15 м/с в течение 7 с,затем отключали подачу закалочной среды, деталь извлекали и производили отпуск при 620 С в течение 2 ч.

Способ закалки стальных цилиндрических позвол ет по сравнению с прототипом не только повысить

Q 15

95683

качество закалки (полностью устранить возможность образовани закалочных трещин, на 20% повысить твердость поверхности деталей, на 15% уменьшить коробление деталей, а также существенно улучшить равномерность закалки ) , но и повысить прочностные свойства материала в среднем на 20%, что дает возможность заменить высоколегированные марки стали на простые углеродистые. Долговечность полуосей из ст. 47ГТ при циклических испытани х Возросла более чем в 3 раза по сравнению с долговечностью полуосей.

стали 40ХН2М.

изготовленных

Формула изобретени

изготовленных из высоколегированной

изготовленных из высоколегированной

Способ управлени процессом закалки , включающий подачу охладител в рабочую камеру и его циркул ции, о т- личающийс тем, что, с целью повышени прочностных свойств обрабатываемых деталей, регистрируют частоту отрьта пузырьковых скоплений с закаливаемой поверхности, осуществл ют пульсацию потока охладител в камере с частотой пульсации, равной частоте отрьгеа пузьфьковых скоплений, одновременно измер ют изменение магнитной фазы в материале обрабатываемой детали в интервале мартенситного превращени , сравнивают ее с эталонным значением, при достижении которого поток охладител стабилизируют.