SU1694660A1 - Способ термического упрочнени деталей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к термической обработке чугунного лить  с помощью концентрированных источников энергии, конкретнее - электронным лучом, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении поршневых вставок, колец и гильз двигателей внутреннего сгорани . Цель изобретени  - увеличение износостойкости. Сущность изобретени  заключаетс  в том, что обработку чугунных деталей осуществл ют в вакууме 10 Па сканирующим электронным лучом диаметром 0,8-1,0 мм со скоростью перемещени  луча 8,0-10,0 мм/с, с нагревом детали до 1200-1450°С и последующим быстрым охлаждением кристаллизующегос  расплава. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к термической обработке чугунного лить  с помощью концентрированных источников энергии, конкретнее электронным лучом, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении поршневых вставок, колец и гильз двигателей внутреннего сгорани .

Цель изобретени  - увеличение износостойкости .

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что обработка чугунных деталей осуществл етс  в вакууме Па сканирующим, электронным лучом диаметром 0,8-1,60 мм с ускор ющим напр жением 45 кВ и током пучка 20-27 мА. Луч, направл   и фокусиру  на поверхности детали, постепенно перемещают по заданному пути на локализованной поверхности. Этот путь луч проходит один раз, при этом мгновенную скорость перемещени  луча измен ют в интервале 8,0- 10,0 мм/с повышени  температуры выбранной области до 1200-1450°С с последующим быстрым охлаждением детали за счет теплоотвода в ее массу. Глубина зоны плавлени  1,0-1,5 мм, ширина 0,5-1,0 мм,

Особенности условий обработки позвол ют воздействовать на компоненты обрабатываемой поверхности -с целью формировани  аустенитно-карбидной структуры зоны плавлени  с повышенной твердостью при быстром охлаждении и кристаллизации расплава.

Обоснование интервалов параметров обработки диаметра электронного пучка 0,8-1,0 мм; скорости перемещени  пучка 8,0-10,0 мм/с и температуры нагрева детали 1200-1450°С, дано в виде табличных данных в таблице.

Из таблицы следует, что оптимальными следует считать диаметр пучка 0,8-1,0 мм, скорость перемещени  пучка 8,0-10,0 мм/с и температура нагрева 1200-1450°С.

Пример 1. Деталь из аустенитного чугуна следующего химсостава, %: углерод

сл

с

о

Os О О

3,0/3,8; кремний 2,0-2,5; марганец 8,0-11,0; никель 0,8-1,5; медь 2,5-3,5; алюминий 0,8- 1,2; железо - остальное, размером 100x100x10 мм очищали перед термическим упрочнением от загр знений ацетоном и этиловым спиртом и помещали в вакуумную камеру с вакуумированием Па. Сканирующий электронный пучок диаметром 0,8 мм с ускор ющим напр жением 45 кВ и током пучка 20 мА направл ли и фокусировали на локализованной поверхности детали , перемеща  пучок со скоростью 8 мм/с. Этот путь электронный пучок проходил один раз дл  достижени  температуры выбранной области, равной 1200°С. Затем электронный пучок отключалс  и происходило быстрое охлаждение расплава за счет отвода тепла в массу детали. Глубина зоны плавлени  1,5 мм, ширина 1,0 мм.

Высока  скорость нагрева и охлаждени  обеспечивают воздействие на компоненты обрабатываемой поверхности и повышением микротвердости пор дка 4100 Па, по сравнению с исходной микротвердостью чугунной детали 2400 Па. В результате увеличени  микротвердости возрастает ресурс работы чугунных деталей в 1,5-2,5 раза за счет повышени  износостойкости трущихс  поверхностей.

Испытани  на износ проводились на машине СМУ-2. Испытани  велись в следующем режиме: число оборотов 300 об/мин, усилие-250 Н. Испытани  проводились при сухом трении три раза и продолжались в течение трех минут. Бралось среднее значе ние от трех результатов потери массы AM (г/см2). Дл  сопоставительного анализа были проведены испытани  образцов, обработанных совместно электронным лучом и лучом лазера и электронным лучом (предлагаемый способ).

1.Обработка по предлагаемому способу: А М 0,072 г/см7.

2.По прототипу: ДМ 0,1 г/см2.

Т.е. образцы, прошедшие обработку по предлагаемому способу, имели износостой- кости в 2,0-2,5 раза выше по сравнению с прототипом.

0

5

0

5

0

5

П р и м е р 2. При термическом упрочнении чугунных деталей на верхних граничных значени х параметров способа: диаметр пучка 1,0 мм, скорости перемещени  электронного пучка 10 мм/с, ускор ющего напр жени  45 кВ и тока пучка 27 мА значение микротвердости после упрочнени  составило 4070 Па.

Таким образом, упрочнение чугунных деталей с целью снижени  ресурса их работы возможно как при использовании верхних граничных значени х способа, так и при нижних значени х, так как качество упрочненных трущихс  поверхностей идентично .

Однако нагрев поверхности чугунных деталей выше 1450°С отрицательно сказываетс  на качестве поверхности в результате интенсивного испарени  компонентов сплава с заметным порообразованием в зоне обработки.

К техническим преимуществам предлагаемого технического решени , по сравнению с прототипом, можно отнести возрастание ресурса работы чугунных деталей двигателей внутреннего сгорани  в 1,5- 2,5 раза в результате повышени  износостойкости трущихс  поверхностей путем целенаправленного превращени  механического воздействи  в зоне контакта в энергию фазовых превращений металла при сохранении высокой пластичности аус- тенитной матрицы чугуна, армированной твердыми карбидными включени ми.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и  

Способ термического упрочнени  деталей , преимущественно из чугуна, включающий нагрев поверхности в вакууме, до заданной температуры электронным лучом заданного диаметра, движущегос  по поверхности с заданной скоростью, и охлаждение , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  износостойкости, нагрев осуществл ют до 1200-1450°С электронным лучом диаметром 0,8-1,0 мм и движущимс  со скоростью 8,0-10,0 мм/с.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ термического упрочнения дета40 лей, преимущественно из чугуна, включающий нагрев поверхности в вакууму др заданной температуры электронным лучом заданного диаметра, движущегося по поверхности с заданной скоростью, и охлаж45 дение, отличающийся тем, что, с целью увеличения износостойкости, нагрев осуществляют до 1200-1450°С электронным лучом диаметром 0,8-1,0 мм и движущимся со скоростью 8,0—10,0 мм/с.

   Диаметр электронного пучка, мм Скорость перемещения пучка, мм/с Температура нагрева детали, °C Потери массы в результате изно- са, г/см² 0.7 ’ 12.0 1490 0,189 1,0 10,0 1450 0,072 0,8 8,0 1200 0,089 1,2 6,5 1190 0,293