Способ термической обработки изделий из чугуна

СОЮЗ СОВЕ)СКИХСОГИАЛИСГИЧЕСКИРЕСГ 1 УВЛИК 68417 А 119) 21 О 1/09, 5/00 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ ащиты нагреваемочняемой поверхнонить пористость Введение гелиевои го лазером участка упр сти позволило устр поверхности. ОСУДАРСТВЕН 1 ЫИ КОМИТЕ:ТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский политехнический институт им, М,И,Калинина и Научно-производственное объединение "Волгоградскийнаучно-исследовательский институт технологии машиностроения"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1518392. кл. С 21 О, 28.10.8 Ь.(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧУГУНА(57) Изобретение относится к термическойобработке деталей из высокопрочных чугуИзобретение относится к области термической обработки деталей из высоко- прочных чугунов и может быть использовано в энергомашиностроении, двигателестроении, сельхозтехнике и в других отраслях промышленности.Цель изобретения - повышение длительной износостойкости.На чертеже показаны зависимости ин-. тенсивности износа от времени испытаний.Способ включает поверхностную закалку с использованием двух концентрированных источников нагрева: сначала производится закалка с использованием нагрева ТВЧ, а затем осуществляется нагрев лазерным лучом, В первом случае, при нагреве ТВЧ, достигается большая глубина занов и может быть использовано в энергомашиностроении, двигателестроениисельхозтехнике и других отраслях промышленности, Цель изобретения - повышениедлительной иэносостойкости. Способ включает последовательное применение двух концентрированных источников нагрева поверхности детали: ТВЧ с последующей закалкой и нагрев излучением непрерывного лазера с плотностью энергии светового потока 240-260 Вт/мм при2 скорости сканирования 0,6-0,8 см/с - и последующее быстрое охлаждение за счет высокой теплопроводности обрабатываемого материала. Способ обеспечивает значительноее повышение ресурса работы различных деталей в условиях трения при больших удельных нагрузках. 1 э,п. ф-лы, 1 ил., 2 табл, 3 каленного слоя (2,0 - 2,5 мм) при достаточно высокой твердости (40-45 НВС). При заключительной лазерной закалке результат достигается в поверхностном слое глубиной 0,5-0,7 мм с твердостью 60-63 НЯС, В этом случае обеспечивается как очень высокая сопротивляемость износу изделий иэ высокопрочных чугунов (высокая поверхностная твердость), так и требуемая работоспособность деталей и узлов в условиях больших удельных давлений (большая глубина упрочненного слоя), 1668417Экспериментальные данные представлены в табл, 1 и 2.Из табл. 1 следует, что максимальная глубина закаленного слоя при удовлетворительном состоянии упрочненной поверхности составляет 0,5 - 0,8 мм при скорости перемещения детали относительно лазерного луча 0,6-0,8 см/с.Плотность энергии поддерживалась в пределах 240 - 260 Вт/мм. При дальнейшем увеличении плотности энергии также наблюдается ухудшение поверхности вследствие образования пористости,и кратеров, что видимо было связано с несовершенством устройства гелиевой защиты, при плотности энергии 220 Вт/мм глубина закаленного слоя недостаточна, Обработка режимов лазерного нагрева производилась на заготовках из высокопрочных чугунов марок ВЧ 60-2; ВЧ 45-15 в состоянии после нормализации и высокого отпуска,Предлагаемый способ комбинированного поверхностного упрочнения с использованием двух высококонцентрированных источников. нагрева обеспечил достижение высокого сопротивления износу поверхности при высоких удельных давлениях и надежную работоспособность изделия в целом. На примере исследования сопротивляемости износу кулачков распредвалов двигателя внутреннего сгорания, изготовленных из высокопрочного чугуна марки ВЧ 60-2, установлена высокая эффективность разработанного способа поверхностного упрочнения, так что максимальный износ раббчей поверхности кулачка.двигателя внутреннего сгорания по предлагаемому способу в наиболее напряженном местеэ на носке, не превышает 0,063 мм за 11 10 циклов работы на специальном стенде, имитирующем условия работы кулачка. Только после одной лазерной обработки (отсутствует закаленнйй подслой от нагрева ТВЧ) износ в анализируемом опасном месте составляет 0,11 - 0,12 мм за то же количество циклов. В итоге применение предлагаемого способа комбинированной термической обработки обеспечило повышение ресурса работы кулачка двигателя в 1,9 раза.В сравнении со способом упрочнения ТВЧ (износ 0,16 мм за 1 10 циклов) предлагаемый комбинированный способ упрочнения повышает моторесурс в 2.5 раза,Влияние плотности энергии и скорости сканирования лазерного луча в условиях гелиевой защиты на глубину закаленного слоя в высокопрочном чугуне, приведено в табл, 1.Были проведены сравнительные испытания образцов на износостойкость во влажном абразиве (кварцевый песок). Испытания проводились на специальном стенде по схеме образец-кольцо. Кольцо-контртело изготавливалось иэ стали марки 65 Г и обрабатывалось на твердость 62 НЯСэ. Образцы изготавливались из чугуна марки ВЧ 60-2.По противопоставляемому методу образцы были закалены от температуры 950 ф +10 С в масле, После закалки осуществляли отпуск при температуре 400 + 10 С в течение 1,5 ч и нагрев лазерным лучом до легкого оплавления поверхности, Охлаждение осуществлялось теплоотводом, в массу изделия. По предлагаемому способу образцы были нагреты ТВЧ до 950 + 20 С и охлаждены водой, душированием. Применялся самоотпуск с остаточного тепла (150 С), После закалки выполняли нагрес лазерным лучом сВт плотностью энергии 250 + 10 примм скорости сканирования 0,7 см/с. Охлаждение осуществлялось теплоотводом в массу образца. Интенсивность износа определялась как разность между величинами износа за фиксированный промежуток времени. Величина общего износа определялась взвешиванием на аналитических весах. Режим(общий износ) приведены в табл, 2.Как видно из чертежа, интенсивностьчерез 4000 с почти .одинакова для обоихслучаев, в дальнейшем для известного случая (1) она выше, чем у предлагаемого(2), таккак происходит частичное изнашивание закаленной лазером поверхности(мала глубина 0,2-0,3 мм).Таким образом, поставленная цель -создание глубокого закаленного слоя (0,5 - 0,7. 0 мм) с высокой твердостью - способствуетповышению сопротивлению износа по сравнению с известным способом, где достигается лишь легкое поверхностное оплавление.Формула изоЬретения1. Способ термической обработки изделий из чугуна, преимущественно высокопрочного, включающий предварительную закалку,лазерную. закалку поверхности и охлаждение,отличающийся тем,что.сцелью50 повышенияд. ель Ой зносос Юко,предварительную закалку осуществляют с помощью токов высокой частоты,а лазерную.закалку верут с плотностью энергии 240260 Вт/мм при скорости сканирования 0,6 55 0,8 см/с и в атмосфере защитного газа.2. Способ поп.1,отличающийсятем, что охлаждение осуществляют путемтеплоотвода внутрь изделия,10 11 дактор Е.Папп НТ СССР,Тираж 5 И Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ательскиИ комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина Производстве 0,5 0,4 0,2 О,Е каз 2627 ВНИИПИ Гос Составитель Техред М.М Бердышевскаянтал Корректор М,Демчи