Способ термической обработки цилиндрических металлических изделий

(59 4 С 21 Р 1/78 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРытий(71) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения Производственного объединения "Уралмаш"(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к термической обработке сталей и может быть,801285024 А 3 использовано при обработке крупных цилиндрических изделий, например валов. Цель изобретения - улучшение качества изделия путем снижения временных температурных и остаточных напряжений. Сущность изобретения заключается в том, что охлаждение пос" ле отпуска валов проводят не одно" временно по всей цилиндрической поверхности, а только 30-403 ее площади. При этом зону охлаждения непрерывно и равномерно смещают в одном направлении со,скоростью и = а 1/С, где Е = 2-3; а = 0,3-0,4; Т - время наступления максимального перепада температур по сечению изделия при всестороннем охлаждении изделия в среде. Способ позволяет уменьшить величину остаточных напряжений до 80 МПа, что в несколько раз меньше, чем при всестороннем охлаждении,5024 тически не отличается, но это приводит к необходимости замедленияскорости смещения охлаждаемой зоныи понижению производительности.Равномерное смещение зоны охлаждения в одном направлении с определенной скоростью позволяет регулировать уровень временных температурныхнапряжений, не превышая значений пре 10 дела текучести материала, и, крометого, предотвращает остаточный прогиб изделия.Повторение циклов охлаждения повышает его эффективность.Появление небольших остаточныхнапряжений возможно за счет релаксации временных температурных напряжений,Скорость смещения зоны охлаждения,которое можно осуществлять вращениемизделия, частично погруженного в охлаждающую среду, подбирают расчетом.По известным методикам рассчитываютвремя, соответствующее максимальномуперепаду температур поверхности ицентра иэделия при всестороннем охлаждении. Это время уменьшают в 23 раза Скорость смещения охлаждаемой зоны должна быть такой, чтобывремя нахождения каждого участка изделия в охлаждающей среде за одинцикл было в этих пределах,Если охлаждение изделия производят вращением его в выбранной среде35 при частичном погружении, скоростьвращения подсчитывают по формуле . п= - .а71: 0 где и -пасвПри одновременном охлажцении 253 площади уровень напряжений по сравнению с охлаждением 353 площади прак 1 128Изобретение относится к области термической обработки стали и может быть использовано прй термической обработке крупных продолговатых цилиндрических изделий, например валов.Цель изобретения - улучшение качества изделия путем снижения временных температурных и остаточных напряжений.Сущность изобретения заключается в том, что охлаждение поверхности иэделия производят не одновременно по всей площади, а последовательно, подвергая воздействию охлаждающей среды часть боковой поверхности изделия вдоль образующей. Одновременно ,охлаждают 30-407. боковой поверхности изделия. При этом охлаждаемую зону непрерывно и равномерно смещают в одном направлении, оставляя ее площадь неизменной. Кроме того, скорость смещения охлаждаемой эоны выбирают так, что временные температурные напряжения остаются упругими.Циклы охлаждения повторяют до полного охлаждения изделия.При охлаждении изделия в указанных условиях происходит его упругий изгиб, уменьшается жесткость напряженного состояния, снижается уровень временных температурных и остаточных напряжений по сравнению с охлаждением по всей поверхности одновременно.Оптимальным является охлаждение 353 площади цилиндрической поверхности изделия, что соответствует погружению на 0,55 радиуса. Охлаждение 30-403 площади, обеспечивая низкий уровень напряжений, облегчает осуществление способа. При охлаждении одновременно более 407. площади начинает теряться одно из основных преимуществ способа для эон изделия, прилегающих к поверхности активной охлаждающей среды, т.е. влияние изгиба заготовки. При одновременном охлаждении в воде 50% площади максимальные остаточные напряжения на поверхности достигали 120 ИПа, Дальнейшее увеличение охлаждаемой площади вызывает повышение напряжений, вплоть до уровня, соответствующего всестороннему охлаждению. скорость вращения,об./мин,число, показывающее, восколько раз уменьшено времяохлаждения, соответствующеемаксимальному перепаду температур поверхности и центрапри всестороннем охлаждениив данной среде,доля одновременно охлаждаемой боковой поверхности в относительных единицах,время наступления максимального перепада температурпри всестороннем охлажцении,мин. 303 или 0,3 боковой поверхности цилиндра соответствуют погружению его на 0,4 1 К, где К - радиус цилиндра, 357. - 0,55 К, 40 - 0,69 К.формула изобретения и = - 0 35 = О 971 об./мин. 1,08ф п = - а Составитель А. КулеминТехред А.Кравчук Корректор В. Бутяга Редактор В. Данко Заказ 7602/28 Тираж 550 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,4 3 12850П р и м е р. Проводили термическую обработку заготовки вала диаметром 190 мм иэ стали 40 Х - закалку с отпуском при 630 С.После отпуска охлаждение заготовки произвели путем погружения в воду при 20 С на глубину 52 мм, что соответствует 357 боковой поверхности, и вращения со скоростью 1 об/мин в течение 15 мин, Время, соответствующее максимальному 10 перепаду температур по сечению такого цилиндра при всестороннем охлаждении, равно 1,08 мин, Необходимые для расчета средние в интервале температур 20-630 С значения коэффициентов 15 теплоотдачи, теплопроводности и температуроправодности приняты соответственно оС =6000 Вт/м К, Д =30 Вт/м К, а =0,03 м 2/ч.Найденное время уменьшили в три 20 раза. Определяли необходимую скорость вращения при одновременном охлаждении 357 боковой поверхности ци- линдра После полного охлаждения на поверхности заготовки определили экспе риментально остаточные напряжения методом нанесения разгружающих канавок и тензометрированием,Иаксимальная величина остаточных напряжений равна 80 ИПа, т.е. по сравнению со всесторонним охлаждением уменьшилась в несколько раз.Иеханические свойства металла заготовки соответствовали таковым после всестороннего охлаждения в Воде призна 40 ков проявления отпускной хрупкости металла не обнаружено.Использование предложенного способа обеспечивает по сравнению с из 24 4вестиыми способами термической обработки следующие преимущества: сокращение режима термической обработки, низкий уровень остаточных напряжений 1 расширение области применения сталей, склонных к отпускной хрупкости . Способ термической обработки цилиндрических металлических изделий, преимущественно валов длиной более 2,5 диаметра, включающий закалку, отпуск, охлаждение после отпуска цилиндрической поверхности в среде до полного охлаждения изделия, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества изделий путем сни" жения временных температурных и остаточных напряжений, охлаждение осуществляют по зоне, составляющей 30- 407. площади цилиндрической поверхности и расположенной по всей длине изделия вдоль образующей, при этом изделие или охлаждающее устройство непрерывно вращают вокруг оси изделия со скоростью где Е = 2-3 - число, показывающее, во сколько раз уменьшено время охлаждения, соответствующее максимальному перепаду температур по сечению иэделия при всестороннем охлаждении в среде,а = 0,3-0,4 - доля площади цилиндрической поверхности, одновременно охлаждаемая в среде;- время наступления максимального перепада температур по сечению иэделия при всестороннем охлаждениив среде.