SU825657A1 - Способ обработки деталей - Google Patents

Description

Изобретение относится к химикотермической обработке стальных изделий и может быть использовано для поверхностного упрочнения тяжелонагруженных деталей сельскохозяйственных машин и тракторов.

Известен способ обработки деталей из железоуглеродистых сплавов, включающий пластическую деформацию участками с интерваламиt при комнатной температуре и скоростной нагрев (1000-4000®С/с) под окончательную термическую обработку (закалку) W·

Данный способ уменьшает коробление и повышает производительность,-однако не в полной мере использует возможности упрочнения поверхности.

Известен способ обработки стальнык деталей, заключающийся в том, что детали предварительно подвергают _я холодной или горячей пластической деформации со степенями соответственно. 15-35 и 15-502 и стабилизирующему отпуску при 250-600®С (£|.

Однако существующий способ обработки направлен исключительно на интенсификацию процесса химико-термической обработки и не устраняет коробление деталей.

Цель изобретения - уменьшение коробления изделий.

Для достижения поставленной цели согласно способу обработки, включающему холодную пластическую деформацию, нагрев, химико-термическую обработку и охлаждение, производят допол-г нительную деформацию участков, предварительно упрочненных пластической деформацией.

Кроме того, обработка включает холодную пластическую деформацию, нагрев со скоростью 1000-4000®С/с, цементацию, подстуживание до температуры закалки и закалку с наложением дополнительной упругой деформации в процессе подстуживания и закалки.

‘ Обработка также включает холодную пластическую деформацию, нагрев со

825657 4 скоростью 1000-4000°С/с, низкотемпературное азотирование и охлаждение с наложением дополнительной упругой деформации в процессе азотирования и последующего охлаждения.

Пластическую деформацию поверхностного слоя производят замкнутыми участками, интервалы в которых изолированы друг от друга и расположены в центре деформированных участков, ю что позволяет наиболее рационально распределить плотность дефектов и дислокаций за счет многократного их скольжения, и одновременно, резко снизить влияние интервалов на харак- ι₅ теристики формируемого диффузионного слоя. Влияние частичной резориентации зерен субструктуры в течение длительного процесса насыщения устраняется упругой деформацией, которую 20 проводят при быстрых охлаждениях деталей после химико-термической обработки. Детали упруго фиксируются, совпадение упругой деформации по фазе с предварительной пластической дефор- 25 мацией, т.е. распространение действия упругой деформации на упрочненные участки, полученные при пластической деформации, позволяет использовать и при упругой деформации ин- 30 тервалы для релаксации возникающих в процессах быстрых охлаждений внутренних напряжений. Интенсификации и бездеформационности процесса способствует также скоростной индукцион- 35 ный нагрев под химико-термическую обработку, сохраняющий частично, ориентацию в субструктуре и плотность дефектов, а также сокращает общее время обработки. 10

На чертеже показано устройство для осуществления этих операций и последовательность операций способа.

Деталь 1, совершая поступательное и вращательное движение, пластически 45 деформируется со степенью деформации 8-15% в обкаточных роликах 2, расположенных под углом 90⁰ друг к другу и смещенных по оси на величину заданного технологического интервала. Об- ₅₀ неточные ролики 2 образуют на поверхности детали непрерывные перекрещивающиеся продеформированные на глубину, равную 0,5-1,0 глубины диффузионного закаливаемого слоя, участки 3 (от 55 одного ролика' и 4 (от второго ролика) с замкнутыми интервалами 5, расположенными в центре деформированных участков.

Пластически продеформированная деталь, сохраняя вращательное и поступательное движение, перемещается в индукционный нагреватель 6, в котором с помощью индуктора 7 с магнитопроводом 8 (для повышения тепловой мощности индуктора) нагревается до температуры химико-термической обработки (950-1050°С) с высокой скоростью 1000-4000¾/с. Одновременно со скоростным нагревом в зону нагрева подается газовый карбюризатор с помощью впрыскивающего устройства 9. Индукционный нагреватель 6 и впрыскивающее устройство 9 имеют определенную длину, связанную со скоростью поступательного движения деталей таким образом, чтобы обеспечить за время прохождения детали сквозь нагреватель 6 формирование диффузионного поверхностного слоя определенной глубины.

Детали 1 со сформированным диффузионным поверхностным слоем по выходу из нагревателя 6 попадают в обкаточные ролики 10, где,сохраняя вращательное и поступательное движение, подвергаются упругой деформации и быстрому охлаждению за счет того, что ролики водоохлаждаемы и, тем самым, обеспечивают скорость охлаждения детали после химико-термической обработки. Упругая деформация после химико-термической обработки в роликах 10 с помощью корелирующбго устройства производится по участкам, продеформировэнным предварительной пластической деформацией роликами 2, сохраняя интервальность деформированных участков. Ролики 10. расположены под углом 90° и смещены по оси на величину технологического интервала предварительной пластической деформации.

Охлажденная до закалочной температуры деталь, сохраняя вращательное и поступательное движение, поступает в обкаточные закалочные ролики 11, снабженные осевыми воздушно—водяными форсунками, где подвергается упругой деформации и скоростному закалочному охлаждению за счет водоохлаждаемости роликов 11 и 12, тем самым обеспечивая скорость охлаждения детали 300700°С/с, до 200°С.

Упругая деформация в процессе закалки в роликах 11 производится по участкам, продеформированным предварительной пластической деформацией роликами 2, сохраняя интенсивность деформированных участков.

На деталях прямоугольного, квадратного и других сечений возможно осуществление предлагаемого технического решения с небольшой реконструкцией обкаточных роликов и применением для индукционного нагрева вращающихся магнитных полей. Соотношение площадей деформированных уачстков и замкнутых интервалов между ними должно сохраняться в пределе от 20:1 до 100:1.

Пример 1. Проводят химикотермическую обработку вакуумных валиков двух типоразмеров из стали 20ХГТ. Детали обкатывают роликами с шагом 20 мм при скорости 50 об/мин и усилии 0,8-1,2 т, ролики расположены под углом друг к другу, равным 90°, и смещены по оси на величину интервала, равного 3,212,0-0,5 мм. Глубина деформированного слоя 0,350,95 мм, степень пластической деформации 5-15%. Затем валики подвергают нагреву под цементацию со скоростью

1000.. .4000°С/с до 950-1050°С. Избыточное давление газового карбюратора

120.. .180 мм вод.ст. Время цементации 90-240 с, глубина цементного слоя с 1/2 переходной зоны 0,68-0,96 мм. После прохождения деталями индукционного нагревателя, в котором они подвергались химико-термической обработке, валики подвергаются быстрому охлаждению с 950-1050®С до 820-840®С со скоростью 80—120®С/с путем обкатки водоохлаждаемыми роликами, выполненными и расположенными аналогично роликам для пластической деформации. Усилие на роликах в зависимости от диаметра обрабатываемой детали и марки стали колеблется в пределах 30120 кг, время охлаждения 1,5-3 с. Затем валики подвергаются быстрому охлаждению с 820-840®С до 20-180°С со скоростью ЗОО-7ОО*С/с водоохлаждаемыми роликами с осевыми воздушноводяными форсунками, выполнениями и расположенными аналогично роликам для пластической деформации. Усилие на роликах 30-120 кг, давление воды в. .воздушно—водяной форсунке

3-4 ати, давление воздуха 1,0-1,5 ати

IS

Пример 2. Проводят азотирование валиков из стали .38 ХМОА диаметром 1410,05 мм и длиною 27310,5 мм. Предварительная пластическая деформа825657 · 6 ция и нагрев до температуры азотирования 525125°С производят аналогично примеру 1. Расход аммиака в секциях индукционного нагревателя 10012 л/мин, время азотирования 210,2мин.

Деформирующее усилие на роликах в процессе охлаждения 80-100 кг, скорость охлаждения деталей 150200°С/мин. Глубина азотированного слоя 0,2-0,3 мм, твердость слоя HRC 63-64, коробление 0,15.

Все операции способа выполняют непрерывно-последовательным способом на установке с горизонтальным расположением поддерживающих и обкатывающие устройств с источником нагрева (стандартной установкой В,4Г-1-100/0066), Производительность установки 5595 мм/с.

Использование предлагаемого способа обработки деталей обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: возможность совместить интенсификацию процессов химико-термической обработки с их бездеформационностью^ возможность осуществления высокопроизводительных ' процессов химико-термической обработки непрерывно-последовательным способом и повышение качества химико-термической и окончательной термической обработки.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к химикотермической обработке стальных изделий и может быть использовано дл  поверхностного упрочнени  т желонагруженных деталей сельскохоз йсгвеНных машин и тракторов. Из:Вестен способ обработки деталей из железоуглеродис.тых сплавов, включающий пластическую деформацию участ ками с интервалами при комнатной темп атуре и скоростной нагрев (1000-4000 С/с) под окончательную те мическую обработку (закалку) l. Данный способ уменьшает короблени и повьш1ает производительность, -однако не в полной мереиспользует возможности упрочнени  поверхности. Известен способ обработки стальньй деталей, заключающийс  в том, что детали предварительно подвергают холодной илн гор чей пластической деформации со степен ми соответствев go. 15-35 и 15-50% и стабилизирующему отпуску при 250-600 0 И. Однако су цествую ций способ обработки направлен нсключительно на интенсификацию процесса химико-термической обработки и не устран ет коробление деталей. Цель изобретени  - уменьшение короблени  изделий. Дп  достижени  поставленной цели согласно способу-обработки, включающему холодную пластическую деформацию , нагрев, химико-термическую обработку и охлаждение, производ т дополз нительную деформацию участков, предварительно упрочненных пластнческой деформацией . Кроме того, обработка включает холодную пластическую деформшщю, нагрев со скоростью 1000-4000°С/с, цементацию , подстужнвание до температуры закалки и закалку с наложением дополнительной упругой деформации в процессе подстуживани  и закалки. Обработка также включает холодную пластическую деформацию, нагрев со скоростью 1000-АООО С/с, низкотемпературное азотирование и охлаждение с наложением дополнительной упругой деформации в процессе азотировани  и последующего охлаждени . Пластическую деформацию поверхност ного сло  производ т замкнутыми участками, интервалы в 19оторых изолированы друг от друга и расположены в центре деформированных участков, что позвол ет наиболее рационально распределить плотность дефектов и дис локаций за счет многократного их скольжени , и одновременно, резко снизить вли ние интервалов на характеристики формируемого диффузионного сло . Вли ние частичной резориентации зерен субструктуры в течение дли тельного процесса насыщени  устран  етс  упругой деформацией, которую провод т при быстрых охлаждени х деталей после химико-термической обработки . Детали упруго фиксируютс , со падение зшругой деформации по фазе с предварительной пластической дефор мацией, т.е. распространение действи  упругой деформации на упрочненные участки, полученные при пластической деформации, позвол ет использовать и при упругой деформации интервалы дл  релаксации возникающих в процессах быстрых охлаждений внутренних напр жений. 1 нтенсификации и бездеформационности процесса способствует также скоростной индукцион ный нагрев под химико-термическую об работку, сохран ющий частично, ориент цию в субструктуре и плотность дефек тов, а также сокращает общее врем  обработки. На чертеже показано устройство дл осуществлени  этих операций и послед вательность операций способа. Деталь 1, соверша  поступательное и врёщательное движение, пластически деформируетс  со .степенью деформации 8-15% в обкаточных роликах 2, i acnoложенных под углом 90 друг к другу и смещенных по оси на величину задан ного технологического интервала. Обкаточные ролики 2 образуют на поверх ности детали непрерывные перекреацива ющиес  продеформированные на глубину равную 0,5-1,0 глубины диффузионного закаливаемого сло , участки: 3 от одного ролика) и 4 (от второго ролика ) с замкнутыми интервалами 5, расположенными в центре деформированных участков. 74 Пластически продеформированна  деталь, сохран   вращательное и поступательное Движение, перемещаетс  в индукционный нагреватель 6, в котором с помощью индуктора 7 с магнитопроводом 8 (дл  повьщ1енн  тепловой мощности индуктора) нагреваетс  до температуры химико-термической обработки (950-1050 С) с высокой скоростью 1000-4000 С/с. Одновременно со скоростным нагревом в зону нагрева подаетс  газовьй карбюризатор с помощью впрЫскивак цего устройства 9 . Ин - дЗкционный нагреватель 6 и впрыскивающее устройство 9 имеют определенную длину, св занную со скоростью поступательного движени  деталей таким образом , чтобы обеспечить за врем  прохождени  детали сквозь нагреватель 6 формирование диффузионного поверхностного сло  определенной глубины. Детали 1 со сформированным диффузионным поверхностным слоем по выходу из нагревател  6 попадают в обкаточные ролики 10, где,сохран   вращательное и поступательное движение, подвергаютс  упругой деформации и быстрому охлаждению за счет того, что ролики водоохлаждаемы и, тем самым, обеспечивают скорость охлаждени  детали после химико-термической обработки. Упруга  деформаци  после химико-термической обработки в роликах 10 с помощью корелирующего устройства производитс  по участкам, продеформированным предварительной пластической деформацией роликами 2, сохран   интервальноеть деформированных участков. Ролики 10. расположены под углом 90 и смещены по оси на величину технологического интервала предварительной пластической деформации. Охлажденна  до закалочной температуры деталь, сохран   вращательное и поступательное движение, поступает в обкаточные закалочные ролики 11, снабженные осевыми воздушно-вод ными форсунками, где подвергаетс  упругой деформации и скоростному закалочному охлаждению за счет водоохлаждаемости роликов 11 и 12, тем самым обеспечива  скорость охлаждени  детали 300700°С/с , до 200°С, Упруга  деформаци  в процессе аакалки в роликах I1 производитс  по участкам, продеформированным предварительной пластической деформацией 5 роликами 2, сохран   интенсивность деформированных участков. На детал х пр моугольного, квадратного и других сечений возможно осуществление предлагаемого техниче кого решени  с небольшой реконструк цией обкаточных роликов и применени ем дл  индукционного нагрева вращанхцихс  магнитных полей. Соотношение площадей деформированных уачстков и замкнутых интервалов между ними должно сохран тьс  в пределе от 20:1 до 100:. Пример 1. Провод т химикотермическую обработку вакуумных валиков двух типоразмеров из стали 20ХГТ. Детали обкатывают роликами с шагом 20 мм при скорости 50 об/мин и усилии 0,8-1,2 т, ролики расположены под углом друг к другу, равным 90°, и смещены по оси на величину интервала, равного 3,2t2,0-0,5 мм. Глубина деформированного сло  0,350 ,95 мм, степень пластической деформации 5-15%. Затем валики подвергают нагреву под цементацию со скоростью 1000... до 950-1050°С. Избыточное давление газового карбюратора 120...180 мм вод.ст. Врем  цементаци 90-240 с, глубина цементного сло  с 1/2 переходной зоны 0,68-0,96 мм. После прохождени  детал ми индукцион ного нагревател , в котором они подвергались химико-термической обработке , валики подвергаютс  быстрому охлаждению с 950-1050®С до 820-840®С со скоростью 80-120°С/с путем обкатки водоохлаждаемыми роликами, выполненными и расположенными аналогично роликам дл  пластической деформации. Усилие на роликах в зависимости от диаметра обрабатываемой детали и мар ки стали колеблетс  в пределах 30120 кг, врем  охлаждени  1,5-3 с. Затем валики подвергаютс  быстрому охлаждению с 820-840 0 до 20-180 С со скоростью 300-700 с7с водоохлаждаемыми роликами с осевыми воздушновод ными форсунками, выполненными и расположенными аналогично роликам дл  пластической деформации. Усилие на роликах 30-: 120 кг, давление воды в..воздушно-вод ной форсунке 3-4 ати, давление воздуха 1,0-1,5 ат Пример 2. Провод т азотирова ние валиков из стали .38 ХМОА диаметром 14tO,05 мм и длиною 27310,5 мм. Предварительна  пластическа  деформа 7 ци  и нагрев до температуры азотировани  производ т аналогично примеру 1. Расход аммиака.в секци х индукционного нагревател  10012 л/мин, врем  азотировани  ,2мин. Деформирукщее усилие на роликах в процессе охлаждени  80-100 кг, скорость охлаждени  деталей 150200 С/мин . Глубина азотированного сло  0,2-0,3 мм, твердость сло  HRC 63-64, коробление 0,15, Все операции способа вьшолн ют непрерывно-последовательным способом на установке с горизонтальным расположением поддерживающих и обкатывающи устройств с источником нагрева (стандартной установкой В,4Г-1-100/006б). Производительность установки 5595 мм/с. Использование предлагаемого способа обработки деталей обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества: возможность совместить интенсифшсацию процессов химико-термической обработки с их бездеформациoннocтьюJ возможность осуществлени  высокопроизводительных процессов химико-термической обработки непрерывно-посл едовательным способом и повьш1ение кд ества химико-термической и окончательной термической обработки. Формула изобретени  1. Способ обработки деталей, включающий холодную пластическую деформацию ,; нагрев, химико-термическую обработку и охиаждение, о тличающ и и с   тем, что, с целью уменьшени  короблени  изделий, производ т дополнительную деформацию участков предварительно упрочненных пластической деформацией.
2. 2.Способ ПОП.1, отличаюийс  тем, что провод т холодную ластическую деформацию, нагрев со коростью 1000-4000с/с, цементацию, одстухоквание до температуры закалки закалку с наложением дополнительной пругой деформации в процессе подстуивани  и закалки.
3. 3.Способ ПОП.1, отличаюийс  тем, что провод т холодную ластическую деформацию, нагрев со коростью 1000-4000 С/с, низкотемпеатурное азотирование и охлаждение наложением дополнительной упругой

   18256578

   деформации в процессе азотировани  .1. Авторское свидетельство СССР и последующего охлаждени .№ 670621, кл. С 21 О 1/78, 1976.

   Источники информации,2. Авторское свидетельство СССР

   прин тые во внимание при экспертизе № 331101, кл. С 21 D 1/78, 1970.