SU1700067A1 - Устройство дл закалки остр ков стрелочных переводов - Google Patents

Description

1

(21)4625422/02 (22)26.12.88 (46)23.12.91. Бюл. №47

(71)Днепропетровский металлургический институт

(72)Ю.Г.Руфанов, А.Ф.Тимченко, Г.А.Тка- лич, ААКибалов, А.Г.Серпенев, О.П.Юшкевич и В.Н.Колганов

(53)621.785.545.002.5 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР Мг 569615, кл. С 21 D 9/04, 1971.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКАЛКИ ОСТРЯКОВ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ

(57)Изобретение относитс  к термической обработке металлов и сплавов, в частности к устройствам дл  закалки стрелочных пере водов. Цель изобретени  -повышение качества закалки путем дифференцировани 

подачи хладагента по длине спрейера и уменьшени  изменени  зазоров между закалочной кареткой и остр ком. Устройство содержит ферму 1 с приводом ее перемещени  2, пневмоцилиндрами Зирычагами4 и каретку 7 с закрепленными на ней индуктором 8 и спрейером 9 в виде размещенного в перфорированном коробе перфорированного патрубка 10 Г-образной формы и с установленными на его концах регул торами давлени  хладагента, вертикальна  часть которого расположена со стороны индуктора , а горизонтальна  - по продольной оси чороба. Такое выполнение спрейера позвол ет дифференцировать подачу хладагента по длине спрейера, уменьшить рассто ние между спрейером и изделием, обеспечива  качество закалки как по длине издели , так и по его поперечному сечению. 4 ил., 1 табл.

9 Ю11 в & 7:ьШиЈ-Ґ

г г виг.)

Изобретение относитс  к термической обработке металлов и сплавов, в частности к устройствам дл  закалки стрелочных остр ков ,

Цель изобретени  - повышение качества закалки путем подачи дифференцировани  хладагента по длине спрейера и уменьшени  изменени  зазоров между закалочной кареткой и остр ком.

На фиг. 1 изображено устройство дл  закалки остр ков стрелочных переводов; на фиг. 2 - спрейер; на фиг. 3 - график изменени  интенсивности охлаждени  по «г,лмче спрейера; на фиг. 4- график распределени  твердости по длине издели .

Устройство состоит из фермы 1 с приводом 2 ее перемещени , пневмоцилиндрами 3, рычагами 4, остр ком 5, поддерживающими пневмоцилиндрами б, каретки 7 нэ подвеске с опорными роликами, индуктором 8, спрейером 9 с патрубком 10 и роликами 11 спрейера.

Устройство работает следующим образом .

Остр к 5 рычагами 4 с помощью пнев- моцилиндра 3 выгибаетс  на необходимый радиус и дл  исключени  вредного вли ни  собственного веса и веса каретки 7 подпираетс  пневмоцилиндрзми 6. После этого ферма 1 приводом 2 подводитс  под каретку 7, котора  устанавливаетс  на остр к, и на индукторВ подаетс  напр жение. По достижении остр ком необходимой температуры включаетс  передвижение фермы и в патрубок 10 спрейера 9 подаетс  воздух, который через отверсти  в патрубке поступает в коробку спрейера Э и через отверсти  в нижней стороне коробки попадает на закаливаемую поверхность остр ка 5. Таким образом, производитс  закалка остр ка . По окончании закалки снимаетс  напр жение с индуктора 8, патрубок 10 отключаетс  ог воздушной магистрали, ферма 1 приводом 2 выводитс  из-под каретки 7 и производитс  смена остр ка. Закалка нового остр ка производитс  по описанной схеме .

Равномерность охлаждени  по сечению обрабатываемого издели  достигаетс  тем, что патрубок выполнен перфорированным и размещен внутри коробки параллельно ее стороне с душирующими отверсти ми. Воздух из патрубка объемно втекает в коробку и равномерно распредел етс  по сетке в конкретном сечении спрейера.

Подключение патрубка с двух сторон через регул торы позвол ет регулировать количество выброса воздуха по длине спрейера. При полностью открытых регул торах выброс воздуха больше в начапе и в

конце спрейера и постепенно снижаетс  к его центру (обусловлено волновой природой движени  воздуха. Выброс жидкости зависит от давлени ). Перекрыва , например, задний вентиль можно добитьс  такого положени , что выброс воздуха будет максимален у начала спрейера и постепенно снизитс  до минимума в его конце. Таким образом, применение предлагаемого техни- 0 ческого решени  позвол ет мен ть интенсивность охлаждени  по сечени м спрейера, управл ть качеством закалки.

Установка спрейера на ролики способствует фиксации, стабилизирует рассто ние 4 между деталью и спрейером, позвол ет получить повтор емость результатов. В отсутствии роликов рассто ние между фиксированным спрейером и остр ком мен етс  с 13 до 4 мм. Мен ютс  услови  ох- 0 лаждени , создаетс  подушка воздуха на поверхности детали, в результате чего мен ютс  услови  охлаждени , затрудн етс  подвод свежего воздуха к детали и сброс отработанного,

5 Установка спрейера на ролики позвол ет уменьшить изменение рассто ни  между деталью и спрейером с 13 до 10 мм.

Уменьшение изменени  интервала зазоров обус/i сбиваетс  тем, что рассто ние 0 между опорными роликами каретки превышает рассто ние между опорными ролика- мм в спрейере в 2-3 раза. Отсюда увеличение прогиба остр ка при закалке в 3-4 раза за счет нагрева головки рельсов, 5 что в меньшей мере сказываетс  на изменении интервалов зазоров между спрейером и головкой остр ка.

Поднимаетс  уровень упрочнени  в среднем на 40 НВ, т.е. если до применени  0 данного технического решени  твердость остр ков находилась на уровне 320-350 НВ. то после применени  уровень твердости поднимаетс  до 360-400 НВ. При этом увеличена равномерность упрочнени  по дли- 5 н%, разброс твердости снижен с 60 до 20 НВ, Повышение твердости достигаетс  за счет дифференцировани  подачи воздуха по длине спрейера. Так, максимальна  подача воздуха в начале спрейера позвол ет повы- 0 сить скорость отвода тепла с поверхности, пройти пик кривой термокинетической диаграммы , производить распад аустенита на троосто-сорбит, и последующее более м гкое охлаждение при прохождении под час- 5 тью спрейера с меньшим выбросом воздуха способствует протеканию процессов распада нз глубинах 5 мм на сорбит.

Повышение равномерности упрочнен- ни  по длине обусловливаетс  стабилизацией положени  спрейера относительно

поверхности охлаждени  при закалке за счет исключени  вреднего вли ни  дополнительного изгиба на подвод струи воздуха из сопла спрейера к поверхности и сброса отработанного (исключение экранировани  за счет расширени  струи).

Из таблицы видно, что при закалке с применением данного устройства получаетс  более равномерное упрочнение остр ков по выкружкам. Равномерность (симметричность ) закалки обусловлена более равномерным потоком воздуха, направл емым на остр к из спрейера, и стабилизацией положени  спрейера относительно остр ка за счет установки его на ролики.

Кроме того, изобретение позвол ет снизить шумовой эффект на 5-10%. Снижение шума обусловлено тем, что сечение патрубка 10 более чем в два раза меньше суммы всех отверстий на нем. За счет этого снижена скорость входа воздуха в коробку спрейера; более равномерно воздух распредел етс  по нижней стороне коробки.

Таким образом, наличие в спрейере перфорированного патрубка позвол ет создать воздушный поток, в котором расход воздуха измен етс  по длине спрейера (фиг. За, крива  1). При подключении воздушной магистрали с одной стороны интенсивность потока воздуха падает по мере удалени  от точки подключени  к периферии. Это приводит к тому, что крива  охлаждени  головки рельса проходит через феррито- перлитную область с большей устойчивостью аустенита (фиг. 36, крива  1), что не позвол ет получать требуемые значени  твердости дл  стали со средним и нижним марочным составом. Увеличение скорости охлаждени  за счет повышени  интенсивности истечени  воздуха из спрейера невозможно , так как при этом крива  охлаждени  проходит через бейнитную область. Кроме того, повышаетс  уровень шума до величины 130-140 дБ в широком диапазоне звуковых частот, что  вл етс  недопустимым. Применение звукопоглощающих экранов в услови х производства показало их малую эффективность и громоздкость. - Использование подключени  перфорированного патрубка с двух сторон к воздушной магистрали позвол ет повысить интенсивность истечени  воздуха из спрейера и получить такое распределение воздушного потока, что он имеет минимальный расход и давление в центре спрейера (фиг. За, крива  2) и максимальные значени  этих величин на входе и выходе из охлаждающего устройства. Такой характер распределени  приводит к тому, что крива  охлаждени  проходит через феррито-перлитную область с меньшей устойчивостью аустенита, в результате чего феррит практически не выдел етс .

Таким образом, крива  охлаждени  5 (фиг. 36, крива  2) обходит область выделени  избыточного феррита, после чего происходит снижение скорости охлаждени , благодар  чему распад аустенита идет не по промежуточному механизму, а протекает в

10 области перлитного превращени , т.е. исключаетс  возможность по влени  бейнита в микроструктуре упрочненного сло .

Показатели твердости по выкружкам вглубь от поверхности при закалке на изве15 стном и предлагаемом устройстве приведены в таблице.

Дальнейшее повышение скорости охлаждени  показывает отрицательное вли ние на процесс структурообразовани 

0 троосто-сорбита.

Применение патрубка Г-образной формы , вертикальна  часть которого расположена со стороны индуктора, а горизонтальна  размещена по продольной оси ко5 роба, позвол ет повысить интенсивность истечени  хладагента на входе в спрейер, а также задать форму кривой охлаждени  дл  любого марочного химсостава стали и тем самым увеличить скорость охлаждени  на

0 начальном этапе (фиг. 36, крива  3), что устран ет возможность по влени  в структуре ферритной составл ющей.

Относительно равномерности закалки по длине остр ков с возможностью регули5 ровани  интенсивности охлаждени  можно отметить, что подключение перфорированного патрубка через регул торы позвол ет управл ть процессом закалки путем перераспределени  воздушного потока под пер0 форированной пластиной спрейера, т.е. смещением минимума расхода воздуха в сторону входа или выхода из спрейера. Это позвол ет измен ть характер кривых охлаждени , что бывает необходимо при поточной

5 закалке изделий, когда имеет место колебание химсостава металла остр ков.

В случае равномерности закалки по длине остр ков с возможностью регулировани  интенсивности охлаждени  необхо0 димо рассмотреть особенности конструкции остр ка. Остр ковый рельс стрелочного перевода условно делитс  на корень, который формируетс  путем гор чего прессовани  конца остр ковой болванки,

5 полнопрофильную часть и перо, имеющее профиль переменного сечени ,

После закалки остр ка с использованием воздушника перечисленные конструкционные особенности привод т к возникновению колебаний твердости по длине (фиг.4,

крива  1), которые существенно снижают качество изделий.

Можно выделить две основные причины вли ни  конструкции на качество закалки. Перва  состоит в том, что после нагрева ТВЧ металла в корневой части аустенит вследствие предварительной операции гор чей выпрессовки обладает меньшей устойчивостью , чем в полнопрофильной. Это приводит к тому, что при посто нстве пара- метров охлаждени  по длине твердость в корне выше, чем в полном профиле. Втора  причина заключаетс  в том, что перо остр ка имеет переменные площадь поперечного сечени  и массу. При движении в закалоч- ном устройстве эти характеристики убывают , В то же врем  интенсивность охлаждени  остаетс  неизменной, что приводит к постепенному повышению скорости охлаждени  при движении к концу пера, и, как следствие этого, твердость по длине остроганной части постепенно возрастает. Следовательно , дл  получени  равномерной твердости по длине скорость охлаждени  должна измен тьс  в зависимости от того, какой участок поверхности остр ка закаливаетс  в данный момент.времени.

Дл  достижени  этого устройство имеет регул торы давлени  и расхода воздуха. Это позвол ет, пропорционально снижа  давление на входе и выходе спрейера, смещать минимум расхода воздуха в ту или иную сторону, одновременно измен   ско- : рость охлаждени  по длине остр ка в ходе

закалки, при этом форма кривой температура - врем  сохранитс  прежней, что обеспечиваетс  применением в спрейере перфорированного патрубка, Сохранение формы кривой охлаждени  практически посто нной по длине позвол ет получать стабильную троосто-сорбитную структуру и твердость в упрочненном слое головки остр ка , в результате чего достигаетс  равномерность закалки по длине остр ка (фиг. 4, крива  2). Следовательно, повышаетс  качество издели .

Формул а изобретен и   Устройство дл  закалки остр ков стрелочных переводов, содержащее каретку с опорными роликами с установленными на ней индуктором и спрейером в виде короба с перфорированным днищем, ферму с приводом ее перемещени  и приспособлением дл  зажима остр ков в виде пневмоцилинд- ров и рычагов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества закалки путем дифференцировани  подачи хладагента по длине спрейера и уменьшени  изменени  зазоров между кареткой и остр ком, спрей- ер выполнен в виде размещенного в коробе перфорированного патрубка Г-образной формы, вертикальна  часть которого расположена со стороны индуктора, а горизонтальна  размещена по продольной оси короба, с установленными на концах, патрубка регул торами давлени  хладагента, при этом короб выполнен с опорными роликами .

О 100 200 300. 400 500 VQ 20 40 6О 80 700 Рассто ние от входа вспрейер,пмВрем , с.

Фиг. 3

Рассто ние от конца корн  нм

фигЛ

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для закалки остряков стре15 лочных переводов, содержащее каретку с опорными роликами с установленными на ней индуктором и спрейером в виде короба с перфорированным днищем, ферму с приводом ее перемещения и приспособлением 20 для зажима остряков в виде пневмоцилиндров и рычагов, отличающееся тем, что, с целью повышения качества закалки путем дифференцирования подачи хладагента по длине спрейера и уменьшения изменения 25 зазоров между кареткой и остряком, спрейер выполнен в виде размещенного в коробе перфорированного патрубка Г-образной формы, вертикальная часть которого расположена со сх роны индуктора, а горизонI тальная размещена по продольной оси короба, с установленными на концах, патрубка регуляторами давления хладагента, * при этом короб выполнен с опорными роликами.

   Устройство Твердость (HRC) на расстоянии от поверхности (мм) левой/правой выкружки 2 4 6 8 10 12 14 Известное 34/32 33/31 32/30 30/28 29/26 27/26 26/24 Предлагаемое 35/35 33/33 32/31,5 31/31 30/30 28/28 27/27

   Фие. 3

   Составитель Г.Сафронова Редактор С.Пекарь Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

   Заказ 4444 Тираж Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101