Способ закалки кольцеобразных деталей

(51) 4 С 21 0 9/40 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ссс(7 1) Луцкий филиал Львовского политехнического института(56) Спектор А.Г. и др. Структураи свойства подшипниковых сталей.М.: Металлургия, 1980, с, 172,рис. 101 (б) .Там же, с, 204-207,(54)(57) СПОСОБ ЗАКАЛКИ КОЛЬЦЕОБРАЗНЫХ ДЕТАЛЕЙ, включающий нагрев иохлаждение в закалочной среде, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью уменьшения величины закалочнойдеформации за счет ориентации деталей в горизонтальное положение ипредупреждения возгорания закалочной среды поверхность закалочнойсреды покрывают слоем гранулированного материала с теплопроводностьюи плотностью, меньшими теплопроводности и плотности закалочной среды.Изобретение относится к термообаботке и может быть использовано для закалки деталей в форме, например, колец, торов илк обечаек,Целью изобретения является уменьшение величины закалочной деформации за счет ориентации деталей в горизонтальное положение и предупреждение возгорания закалочной среды,На фиг. 1 изображено устройство 1 О для закалки деталей кольцеобразной формы беэ слоя гранулированного материала, на фиг. 2 - то же, с граиулированным материалом.Устройство содержит эакалочную 15 ванну 1 с закалочной жидкостью 2, детали 3 кольцеобраэной формы. кожух 4, соединяющий закалочную ванну с печью нагрева деталей под закалку, и слой 5 гранулированного материала,Проходя через слой гранулированного материала, кольцеобраэные детали, первоначально падающие под различными углами к поверхности закалочной ванны, изменяют свое положение на более близкое к горизонтальному, уменьшая тем самым неосесимметричность охлаждения и величину эакалочной деформацииПри падении кольцеобраэной де тали с углом, отличным от нуля, к горизонтальной поверхности эакалочной среды, тот ее край, который первым входит в слой гранулированного материала, тормозится. В этот момент часть кольцеобразной детали находящаяся в свободном падении,.догоняет заторможенный участок, а вся деталь в целом переориентирует" ся в положение, более близкое к4 О горизонтальному, Ориентации кольце- образной детали в горизонтальное положение способствует и то, что плотность гранулированного материала меньше плотности эакалочной жидкости.Низкая теплопроводность гранулированного материала выбирается кз необходимости не нарушать процесс охлаждения кольцеобразной детали, .Теплоотвод в кольцеобраэной детали при ее соприкосновении с грану- лами с высокой теплопроводностью будет неравномерным, а в местах ка-. сания накболее высоким. 55Такая деталь, пройдя слой гранулированного материала, будет продолжать охлаждаться в закалочной жидкости неоз: чомерно, так как на ней уже появились участки с различной степенью охлаждения, Таким образом, неравномерная степень охлаждения участков детали ведет к появлению ее неравномерной деформации, а также степени мартенситного превращения.Значит слой гранулированного материала над поверхностью закалочной среды не несет функции ступени закалки (эакалочной среды), а является средством для ориентации кольцеобразных деталей в горизонтальное положение и обеспечивает их дальнейшее осесимметричное охлаждение в эакалочной среде, обеспечивая тем самым уменьшение неравномерности эакалочной деФормации.Если бы не было на поверхности эакалочной среды гранулированного материала с низкой теплопроводностью (закалка по известному способу), то в процессе погружения в закалочную жидкость угол д у детали также уменьшился бы. Но одновременно до полного входа детали в эакалочную среду наблюдалось бы неосесимметричное охлаждение детали, приводящее к неравномерности ее деформации и нарушению формы, Нарушение формы кольцеобраэной детали в этом случае продолжается и после полного погружения. Это связано с тем, что деталь вошла в жидкость несимметрично охлажденной, Поэтому дальнейшее охлаждение различных участков кольца будет протекать с различной скоростью. Последнее приводит как к неосесимметричности деформации, так к степени мартенситного превращения, Все зто оказывает существенное влияние на изменение формы кольцеобраэных деталей - появление овачьностк и конусности.П р и м е р 1. Наружные кольца подшипников, изготовленные из стали Шхдиаметром 160 мм и средней толщиной стенки 6 мм, нагрели в печи до 80 С к закалили в инодустриальном масле, причем поверхность эакалочной ванны покрыли слоем гранулированного материала - керамэкта толщиной 6-8 см. Испытуемая партия составляла 100 колец, Деформацию колец (овальность) измеряли до к после термообработки,"11,1 мкм/мм. ВНИИПИ Заказ 963/30 Тираж 552 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Средняя овальность колец до термообработки составляла 37 мкм, после термообработки 68 мкм.Транспортировку колец после нагрева в закалочную ванну (свободное падение) обеспечивали на расстоянии 1 м от закалочной жидкости. Затем определяли коэффициент овальной деформации, служащий характеристикой технологического процесса, по известной зависимости:1", -1Р 2 где 1 и 1 - средние овальности доои после термическойобработки соответственно;р - диаметр кольца, мм,Я - толщина стенки кольца, мм,П р и м е р 2. Проводили закалку таких же колец подшипников по известному способу, т.е. закалку в масле с вращением.В результате коэффициент овальной деформации составил К=55 мкм/мм.Таким образом, в результате закалки по предлагаемому способу коэффициент овальной деформации уменьшился, в сравнении с известным, почти в 5 раз. Толщина и гранулометрический состав слоя выбирается в зависимости отразмера и массы кольцеобразных деталей, а также высоты их свободногопацения.По сравнению с известным предложенныи способ дает эффект, заключающийся в уменьшении величины закалочной деформации, что приводит к эко 10 мии потерь материала на механическойобработке.Кроме того, в известном способезакалки, включающем нагрев в печи,транспортирование в закалочную жид 15 кость и охлаждение в ней, наблюдаются случаи возгорания закалочнойсреды масла) при увеличении скорости подачи кольцеобразных деталей в закалочную ванну. При этом20 вспышки паров масла переходят вустойчивое горение.Предложенный способ исключаетустойчивое горение масел в силуследующих причин: слой материала,25 например керамзита, покрывающий поверхность закалочной среды, обладает низкой теплопроводностью, чтопрепятствует передаче тепла отвспыхнувших паров масла к зеркалуванны, а также дополнительному испарению масла и пополнению горючимматериалом парофазной зоны горения,кроме тогс, слоя керамзита в зонеподачи деталей препятствует испарению закалочного масла чисто меха 35нически,