SU908851A1 - Способ поверхностной термической обработки изделий - Google Patents

Description

изобретение относитс  к термообра ботке инструмента и может быть использорано при изготовлении штампов, в частности, дл  равномерного нагрева их рабочих кромок.

Известен способ поверхностной термической обработки изделий путем нагрева электронным лучом в вакууме с последующие быстрым охла еден ем из-за отвода теплоты вглубь объема издели  И .

Однако данный способ не позвол ет проводить закалку издели  с получением различных уровней прочностных свойств разных участков поверхности, в частности, кромок штампов. Кроме того, нет гарантии равномерного нагрева oкoлoкpo 4oчнoй зоны штампа. Штампы с высоким уровнем твердости рабочих кромок и околокромочной зоны и повышенной пластичностью остальных зон поверхности и сеРДЦ«вины издели  имеют высокую стойкость.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способповерхностного нагрева метгшлических изделий путем воздействи  электронного пучка на нагреваемую поверхность с разверткой последнего в двух направлени х t2.

Способ позвол ет повысить равномерность нагрева по сравнению с известными способами. г Цель изобретени  - дальнейшее увеличение равномерности нагрева.

Дл  достижени  поставленной цели в способе поверхностной термической обработки изделий, включающим нагрев IQ развернутым электронным лучом, нагрев производ т лучом развернутым во взаимно перпендикул рных направленн х с частотой 200-600 Гц при рассогласовании частот на . Проведены специальные исследовани  вли ни  ве15 личины частот развертки и их рассогласовани  на равномерность выделени  теплоты электроншф лучом по обрабатываемой поверхности.

Используют синусоидальные сигналы переменной частоты от двух генераторов типа ГЗ-18, подаваемое на соленоиды злектронно-оптической систе14ы . Визуальное наблюдение картины

25 развертки ведут на экране осциллографа .

На первом этапе провод т выбор предварительного режима развертки .электронного луча при различных значени х частот f путем сопоставлени  осциллограмг-ш, Диапазон иссле дованных частот 0-1000 Гц. Равенство частот f fij, приводит к кольцевой развертке луча. В случа когда f nf.2, где п 1,5; 2 2,5; 3;...(Получают семейство разнообраз ных фигур. С возрастанием п и при достижении соотношени  частот f «.f )аэвертка приобретает вид линии,пер ivienaKMueacH вдоль одной из осей коор динат. Данные выше услови  развертки не привод т к равномерному нагреву, так как энерги  электронного луча сконцентрирована на небольшой части обрабатываемой поверхности издели . Рассогласование значений частот f и fj сильно измен ет характер раз вертки электронного луча, при этом энерги  равномернее распредел етс  по всеп обрабатываемой поверхности. Из сопоставлени  приведенных исследо ваний следует, что режим развертки f (1,01-1,03) f2  вл етс  лучшим с точки зрени  равномерности распределени  энергии по обрабатываемой поверхности. Лучшие величины частот развертки электронного луча (с точки зрени  равномерности нагрева) выбир.ают на предварительно найденном режиме рас согласовани  частот f (1, ,03) f . .Проведенные исследовани  показывают, что с возрастанием частот повышаетс  равномерность распределени  энергии электронного луча по обрабатываемой поверхности. Окончательный выбор лучших режимо обработки провод т йри исследовании теплового воздействи  электронного луча на обрабатываемую поверхность дл  различных величин f и fо и их относительных рассогласований. С этой целью нгид поверхностью образца устанавливают головки термопар (W + 5% Re, W + 20% Re), одетые в ме таллические колпачки. Термопары фиксируют распределение температуры в зоне электронно-лучевого нагрева при стационарном тепловом режиме на различных частотах развертки и с различныг4и рассогласовани ми частот.Определ ют относительный температурный перепад , Т V где наименьшее и наиболь шее из значений температуры в зоне обра ботки. По величине рассчитывали критерий равномерности нагрева л1-о.А. где Х - - относительна  площгщь . обработки) Fjjgp - площадь поверхности электронно-лучевой обработки ; о5ш, площадь всей поверхнос ти издели . Точечный режим  вл етс  самым неблагопри тным с точки зрени  равномерности обработки поверхности. Дл  этого случа  , так как Рд5р«Рд и сЛ« 1. При нашичии однородного Teiiлового потока по всей поверхности издели  величина критери  -О- 1,так как (f 1   Fjjgp , т.е. наблюдаетс  наилучша  равномерность нагрева обрабатываемого издели . На фиг .1 приведены экспериментальные зaвиcи 4ocти критери  V рав--f « ..л г ЛО номериости нагрева от величины относительного рассогласовани  частот развертки электронного луча N - 7 -100% при различных величинах f tf , Дл  режима обработки f f величина V минимальна. Небольшое рассогласование частот по величине (N 1%) приводит к заметному увеличению критери  д) . При значени х N  ; 2% наблюдаютс  максимальные значени  критери  V . Дальнейшее увеличение рассогласовани  не приводит к ощутимому изменению критери  i . Таким образом; лучшие значени  V наблюдаютс  при значени х W 2t 1%. На фиг. 2 приведена экспериментальна  зависимость критери  равномерности нагрева от величины частот развертки электронного луча f при рассогласовании частот N 2%. Наибольшие значени  критери  л1 равномерности нагрева наблюдаютс  при использовании частот развертки по-р дка 400 Гц с рассогласованием их величины на N 2%.. Отклонение значений частот на величину 400-200 Гц также дает хорошие результаты но равномерности нагрева. Экспериментальное опробование предлагаемого способа термообработки провод т при закалке штампов. На поверхности окончательно изготовленного штампа выбирают зону, ключающую рабочие кромки. Осуществ ют развертку электронного луча в вух взаимно перпендикул рных направени х . Дл  закалки используетс  обнаруженный краевой эффект, заключающийс  в том, что при нагреве издели  электронным лучом теплоотвод вглубь металла от точек, расположенных на кромке штампаJменьше,чем от точек, удаленных от кра  отверсти  или выступа. В результате кромки нагреваютс  быстрее и раньше достигают температур Acj. При этом температура остальных точек нагреваемой зоны имеет значение от Ас до Acj. По прошествии некоторого заранее определенного времени вьщержки кромок штампа при температуре выше АсJ воздействие электронного луча на поверхность зоны прекращают . Происходит быстрое охлаждение поверхностного сло  путем отвода

теплоты вглубь металла и излучени  и, следовательно, закалка рабочих кромок штампов.

С целью исследовани  краевого эффекта , имеющего место при электроннолучевом нагреве кромок (отверсти  или выступа ) измер ют значени  микротвердости ., на поверхности штампа а зависимости от рассто ни  L от

кра  отверсти  матрицы. Примен ют развертку луча в двух взаимно перпендикул рных направлени х с частотами f 400 Гц, f 407 Гц.

В таблице представлены значени  микротвердости матрицы из стали 5 XI2 до (,) и после (Н) электронно-лучевой закалки. До ЭЛЗ кромки матрицы отпу1чены при эксплуатации,

Claims (2)

1. Из таблицы видно, что в то врем , как до ЭЛЗ микротвердость участков матрицы, расположенных вдали от кромок , составл ет в среднем 70008000 МН/м, Н jj уменьшаетс  по мере приближени  к крак отверсти  в среднем до 6500-6000 МН/м. После ЭЛЭ Щ основной части поверхности составл ет 7000-8500 Ма/м, а микротвердость кромок повышаетс  до 9000-9500 МН/мЧ Пpeдлaгae вJй способ закгшки позвол ет получать штампы с высоким уровнем твердости рабочих кромок и пониженной твердостью остальных зон поверхности и всего объема издели . Формула изобретени  Способ поверхностной термической обработки нзделий, включакиций нагрев развернутым электрюнньюл лучом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  равномерности нагрева , нагрев производ т лучом, развернутым во взаимно перпендикул рных направлени х с частотами 200-600 Гц при рассогласовании частот на 2tl%. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Traitement Thermlque, 1973, .80, с. 55-60.

   2.Авторское свидетельство СССР № 73009, кл. С 21 D 1/06, 1937,
2. v-ro

   iTi ц

   f 9 W n W W IS 20 {риг.1

   тгц

   Ю7Гц

   /

   5.г

   2001)вО6BD 800f,Гц

   (раг.г