Способ управления процессом закалки

СНИХ ЕСНИХ СОЮЗ СОВ СООИАЛИ РЕСПУБЛ(51) 4 С 21 Р 11/ НИЯ ТЕПЬСТВУ плофиз вой е о Л.С.осей грузильная(54) СП ЗАКАЛКИ (57) Из относится к термии предназначено длсом закалки. Цель с 3 рете рабо я пр ческоиуправлеай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ(71) Институт техническойки АН УССР(56) Натанэон Е.И., ТеминОдновременная закалка полвых автомобилей. - Автомопромышленность, 976, У 1 УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ изобретения - повышение прочностныхсвойств деталей. Управление процессом закалки основано на регистрациичастоты отрыва пузырьковых скопленс эакаливаемой поверхности, измерямой датчиком 6. Это позволяет, всвою очередь, регулировать частотупульсации потока закалочной средыкамере 1 при помощи заслонки 10, содиненной через исполнительный механизм 8 и усилитель 7 с датчиком 6.Кроме того, сравнивают нарастан; кличества магнитной фазы датчиком 1в процессе мартенситного превращенис эталонным значением параметров потока эакалочной жидкости и при ихравенстве стабилизируют поток охлаждения.ил, 139568330 Изобретение относится к термической обработке металлов, в частности к способам закалки стальных цилиндрических деталей в потоке воды под регулируемым избыточным давлением, и может найти. применение для термообработки деталей типа полуосей автомобиля.Целью изобретения является повыше О ние прочностных свойств закаливаемых деталей.На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа.Устройство содержит цилиндрическую рабочую камеру 1, имеющую вход и выход для охладителя 2. Внутри камеры 1 со стороны входа и выхода установлены центрирующие зажимы 3 и 4 соответственно, предназначенные для 2 О фиксации эакаливаемой детали 5. Указанные зажимы выполнены в виде подпружиненных конусов, установленных на кронштейнах. Один из указанных зажимов может быть выполнен с возмож ностью перемещения вдоль оси камеры 1.На стенке камеры 1 со стороны входа охладителя установлен датчик б частоты колебаний паровой пленки (частоты отрыва пузырьковых скоплений), связанный через усилитель 7 и исполнительный механизм 8 с приводом 9 перемещения заслонки 10.На внутренней стенке камеры 1 по 35 центру детали 5 установлен датчик 11, фиксирующий изменение количества магнитной фазы в эакаливаемом материале в период мартенситных превращений,Устройство работает следующим об разом.Предварительно нагретую до темпе" ратуры аустенизации (870 С для среднеуглеродистых сталей) деталь 5 помещают в камеру 1, герметиэируют и соз дают поток в камере 1 закалочной жидкости (воды), движущийся с постоянной скоростью около 5 м/с, При этом в камере поддерживается максимальное избыточное давление на уровне 5 - О бар.В процессе пузырькового кипения на датчик 6 поступает сигнал частоты отрыва пузырьковых скоплений с поверхности детали 5, которые усили" ваются в усилителе 7 и поступают в исполнительный механизм 8, где эти сигналы преобразуются в управляющие импульсы, которые передаются на прнвод 9, работающий синхронно с задающей частотой от датчика б, Таким образом осуществляется регулирование частоты перемещения заслонки 10 резонансно с частотой отрыва пузырьковых скоплений, что приводит к созданию в камере 1 переменного давления охладителя 2.Резонансная частота изменения давления, способствующая отрыву паровых образований, как для воды, так и для других жидкостей, используемых в качестве закалочных сред, находится в диапазоне частот 2-200 Гц.Изменения давления в системе, в частности по гармоническому закону, увелИчивают тепловой поток при пленочном кипении и позволяют быстро разрушить паровую пленку. Тепловой лоток при колебаниях давления превышает не только тепловой поток при среднеарифметическом давлении, относительно которого производят изменения давления, но и тепловой поток под давлением, равным амплитудному значению колебания давления, т.е, колебания давления увеличивают тепловой поток на большую величину, чем это достигается при статистическом повышении давления.Колебания давления распространяются в закалочной среде, где создается поле переменного давления при совпадении частоты изменения давления и частоты отрыва паровых скоплений, которые образуются на поверхности закаливаемой детали, наступает резонанс, способствующий отрыву паровых образований и разрушений паровой пленки. Поэтому частота колебаний паровых образований обуславливает выбор частоты изменения избыточного давления.Момент окончания процесса пузырькового кипения закалочной среды вблизи поверхности закаливаемой детали фиксируется датчиком 11 по заданному количеству магнитной фазы в закаливаемом материале, которое изменяется пропорционально увеличению в структуре эакаливаемого материала доли мартенсита. При достижении заданного значения датчик 11 выдает сигнал на. исполнительный механизм 8, который Отключает привод 9 заслонки 10, после чего давление в камере 1 понижается до 1-3 бар и создается интенсивньщ поток закалочной среды со скороЗаказ 2468/27 Тираж 545 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/51 роиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, уп, Лн пятная, 4 стью до 20 м/с. Выбор такого давления обусловлен техническими условиями подачи закалочной среды (воды) иэ водопроводной сети. Скорость потока сре"5 ды также обусловлена максимальной технической возможностью закалочного устройства.Возможны другие устройства, обеспечивающие импульсное повышение давления и вибрацию с частотой, соответствующей отрыву пузырьковых скоплений с закаливаемой поверхности,П р и м е р. Полуось автомобиля, изготовленную из ст. 40 Х 2 МА, нагревали до 860 С и помещали в герметизибруемую цилиндрическую проходную закалочную камеру, в которую под давлением 6 бар нагнетали воду. В период 20 начала пузырькового кипения посредством заслонки, установленной на выходе потока иэ закалочной камеры, периодически создавали мгновенный останов движения потока среды с частотой за пираний 3 Гц, После окончания процесса пузырькового кипения (спустя 25 с) привод заслонки отключали и продолжали охлаждение детали в свободном потоке среды, движущейся со скоростью 30 10-15 м/с в течение 7 с,затем отключали подачу закалочной среды, деталь извлекали и производили отпуск при 620 С в течение 2 ч.Способ закалки стальных цилиндрических деталей позволяет по сравнению с прототипом не только повысить качество закалки (полностью устранитьвозможность образования закалочныхтрещин, на 207 повысить твердостьповерхности деталей, на 153 уменьшить коробление деталей, а также существенно улучшить равномерность закалки), но и повысить прочностныесвойства материала в среднем на 20 Х,что дает возможность заменить высоколегированные марки стали на простыеуглеродистые. Долговечность полуосейиз ст. 47 ГТ при циклических испытаниях возросла более чем в 3 раза посравнению с долговечностью полуосей,изготовленных иэ высоколегированнойстали 40 ХН 2 М. Способ управления процессом закал" ки, включающий подачу охладителя в рабочую камеру и его циркуляцю, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочностных свойств обрабатываемых деталей, регистрируют частоту отрыва пузырьковых скоплений с закаливаемой поверхности, осуществляют пульсацию потока охладителя в камере с частотой пульсации, равной частоте отрыва пузырьковых скоплений, одновременно измеряют изменение магнитной фазы в материале обрабатываемой детали в интервале мартенситного превращения, сравнивают ее с эталонным значением, при достижении которо" го поток охладителя стабилизируют.