SU1668417A1

SU1668417A1 - Способ термической обработки изделий из чугуна

Info

Publication number: SU1668417A1
Application number: SU884498859A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Максимович Паршин; Валентин Сергеевич Елистратов; Иван Евдокимович Колосов; Михаил Никитич Максимов; Валерий Леонидович Кривощеков; Николай Иванович Семенов
Original assignee: Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1991-08-07

Abstract

Изобретение относитс к термической обработке деталей из высокопрочных чугунов и может быть использовано в энергомашиностроении, двигателестроении, сельскозтехнике и других отрасл х промышленности. Цель изобретени - повышение длительной износостойкости. Способ включает последовательное применение двух концентрированных источников нагрева поверхности детали: ТВЧ с последующей закалкой и нагрев излучением непрерывного лазера с плотностью энергии светового потока 240 - 260 Вт/мм² при скорости сканировани 0,6 - 0,8 см/с и последующее быстрое охлаждение за счет высокой теплопроводности обрабатываемого материала. Способ обеспечивает значительное повышение ресурса работы различных деталей в услови х трени при больших удельных нагрузках. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Description

сл

с

Изобретение относитс к области термической обработки деталей из высокопрочных чугунов и может быть использовано в энергомашиностроении, двигателестроении, сельхозтехнике и в других отрасл х промышленности.

Цель изобретени - повышение длительной износостойкости.

На чертеже показаны зависимости интенсивности износа от времени испытаний.

Способ включает поверхностную закалку с использованием двух концентрированных источников нагрева: сначала производитс закалка с использованием нагрева ТВЧ. а затем осуществл етс нагрев лазерным лучом. В первом случае, при нагреве ТВЧ, достигаетс больша глубина закаленного сло (2,0-2,5 мм) при достаточно высокой твердости (40-45 HRC). При заключительной лазерной закалке результат достигаетс в поверхностном слое глубиной 0,5-0,7 мм с твердостью 60-63 HRC. В этом случае обеспечиваетс как очень высока сопротивл емость износу изделий из высокопрочных чугунов (высока поверхностна твердость), так и требуема работоспособность деталей и узлов в услови х больших удельных давлений (больша глубина упрочненного сло ).

Введение гелиевой защиты нагреваемого лазером участка упрочн емой поверхности позволило устранить пористость поверхности.

CS

Os

00

Ь.

J

Экспериментальные данные представлены в табл. 1 и 2.

Из табл. 1 следует, что максимальна глубина закаленного сло при удовлетворительном состо нии упрочненной поверхно- сти составл ет 0,5-0,8 мм при скорости перемещени детали относительно лазерного луча 0,6-0,8 см/с.

Плотность энергии поддерживалась в пределах 240-260 Вт/мм2. При дальнейшем увеличении плотности энергии также наблюдаетс ухудшение поверхности вследствие образовани пористости и кратеров, что видимо было св зано с несовершенством устройства гелиевой защиты, при плотности энергии 220 Вт/мм2 глубина закаленного сло недостаточна. Обработка режимов лазерного нагрева производилась на заготовках из высокопрочных чугунов марок ВЧ60-2; ВЧ45-15 в состо нии после нормализации и высокого отпуска.

Предлагаемый способ комбинированного поверхностного упрочнени с использованием двух высококонцентрированных источников нагрева обеспечил достижение высокого сопротивлени износу поверхно- сти при высоких удельных давлени х и надежную работоспособность издели в целом. На примере исследовани сопротивл емости износу кулачков распредвалов двигател внутреннего сгорани , изготов- ленных из высокопрочного чугуна марки ВЧ60-2, установлена высока эффективность разработанного способа поверхностного упрочнени , так что максимальный износ рабочей поверхности кулачка двига- тел внутреннего сгорани по предлагаемому способу в наиболее напр женном месте, на носке, не превышает 0,063 мм за 1« 10 циклов работы наспециальном стенде, имитирующем услови работы кулачка. Только после одной лазерной обработки (отсутствует закаленный подслой от нагрева ТВЧ) износ в анализируемом0опасном месте составл ет 0,11-0,12 мм за то же количество циклов. В итоге применение предлагаемого способа комбинированной термической обработки обеспечило повышение ресурса работы кулачка двигател в 1,9 раза.

В сравнении со способом упрочнени ТВЧ (износ 0,16 мм за 1-10s циклов) предла- гаемый комбинированный способ упрочнени повышает моторесурс в 2Л5 раза.

Вли ние плотности энергии и скорости сканировани лазерного луча в услови х гелиевой защиты на глубину закаленного сло в высокопрочном чугуне, приведено в табл. 1.

Были проведены сравнительные испытани образцов на износостойкость во

влажном абразиве (кварцевый песок). Испытани проводились на специальном стенде по схеме образец-кольцо. Кольцо-контртело изготавливалось из стали марки 65Г и обрабатывалось на твердость 62 ННСэ. Образцы изготавливались из чугуна марки ВЧ60-2.

По противопоставл емому методу образцы были закалены от температуры 9501 ±10°С в масле. После закалки осуществл ли отпуск при температуре 400 ± 10°С в течение 1,5 ч и нагрев лазерным лучом до легкого оплавлени поверхности. Охлаждение осуществл лось теплоотводом, в массу издели .

По предлагаемому способу образцы были нагреты ТВЧ до 950 ± 20°С и охлаждены водой, душированием. Примен лс самоотпуск с остаточного тепла (150°С). После закалки выполн ли нагрвЕ лазерным лучом с

Вт плотностью энергии 250 ± 10 при

мм

скорости сканировани 0,7 см/с. Охлаждение осуществл лось теплоотводом в массу образца.

Интенсивность износа определ лась как разность между величинами износа за фиксированный промежуток времени. Величина общего износа определ лась взвешиванием на аналитических весах. Режим термообработки и результаты испытаний (общий износ) приведены в табл. 2.

Как видно из чертежа, интенсивность через 4000 с почти одинакова дл обоих случаев, в дальнейшем дл известного случа (1) она выше, чем у предлагаемого (2), так как происходит частичное изнашивание закаленной лазером поверхности (мала глубина 0,2-0,3 мм).

Таким образом, поставленна цель - создание глубокого закаленного сло (0.5-0,7 мм) с высокой твердостью - способствует повышению сопротивлению износа по срав- нению с известным способом, где достигает с лишь легкое поверхностное оплавление.

Claims

1.Способ термической обработки изделий из чугуна, преимущественно высокопрочного , включающий предварительную закалку, лазерную закалку поверхности и охлаждение , отличающийс тем, что. с целью повышени длительной износостойкости, предварительную закалку осуществл ют с помощью токов высокой частоты.а лазерную закалку ведут с плотностью энергии 240- 2бО Вт/мм при скорости сканировани 0.6- 0,8 см/с и в атмосфере защитного газа.

2.Способ по п. 1, отличающийс тем, что охлаждение осуществл ют путем теплоотв ода внутрь издели .

12345678 ШМЯ ,С

Таблица 1

Таблица 2

9 10 II 12 13 хЮ