Способ закалки стальных изделий

"фь:йМ.ЯЩ щТЕНИЯ БР ИЗДЕАЛКИ СТАЛНЬ О(57) Использование; изобретение о к области термической обработки может быть использовано в маши нии при изготовлении инструмента рубных и пробивных штампов. Су инструмент погружают в расплав м выступанием рабочей поверхности плавом и закаливают струей плаэ этом расплав металла в процессе охлаждают до температуры ниже т туры плавления металла расплава,носится сал и ностроетипа выцность: еталла с над расбюр.А. Сое упрочакалки,мы, прзакалкемпера1 табл,акалка Физисложной Формы, соизме ом струи размеров и мал не удается в результате не удовлетворительныхуслов и нагрева, Детали сложно ают до температуры зэка струей на разных участках ю глубину, Участки, имеющ ы, соизмеримые с размер струи, прогреваются чрезм в этих зонах недопустим ерьзо 6 монои ердо- тной ев ечи рату- ляют вности нагрева поэерна, но приводит шению глубины зооы закалки. Однадостигнуть немасса цеталей змераедостаоотвода со скозака- протуостио, чтоого ра тепл плазмы,Однако такой для деталей прост статочно большую димые для обесп скоростью закалки Необходимый поверхностного сзакалкиомещеак. что с помощью ие иэделия в а поэернобеспечения закалки ермический цикл в оя ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградское конструкторскотехнологического оснащения(56) Линник В,А. и др. Поверхностнонение сталей методом плазменной эМИТОМ, 1983, М 4, с, 2 - 5.Решетко Э.С. и др, Плазменнаяповерхностей стальных изделий, РЖка, 1977, М 6, с. 23,Изобретение относится к области мической обработки и может быть испо вано при поверхностной закалке пла деталей малой массы и размеров и сло формы (например, деталей штампов получения высокой поверхностной тв сти, стойкости против межкристалли коррозии и др,Известен способ закалки поверхн при котором в качестве источника на используют плазменную струю, обес вающую нагрев поверхности до темпе ры закалки, а охлаждение осуществ теплоотводом в более холодную часть ливаемой детали, которая не успевает греться за короткое время воздейс способ применим только ой формы, имеющих домассу и размеры, необхоечения отвода тепла со деталя размер создат выхи н отвода прогре менной накову размер менной боко и зерно,Снижение интенси эволяет избежать рост к недопустимому умен ны прогрева до темпер ко закалки поверхн удается вследствие тог(участков деталей) мал точна для обеспечения ростью закалки. Известен способ плазмы, включающий и эакалочную жидкость тримых с ой массы одинакоий теплой формы лки плаэна неодии малые пм плаэерно глуо растет фсти жидкости остается часть детали, подлежащая закалке, а остальные части находятся в жидкости, и по открытой частиосуществляется разогрев под закалку плазменной струей,Однако при закалке плазменная струя вэтом случае выдувает закалочную жидкостьот границы закаливаемой поверхности; приэтом ухудшаются условия охлакдения закаливаемых участков поверхности иэделия,что приводит к неравномерности нагрева,охлаждения и, как следствие, неравномерности закалки. Кроме того, ввиду недостаточно высоких теплопроводности итеплоемкости применяемых жидкостей,эффективность охлаждения не всегда достаточна, что также приводит к неравномерности закалки: на участках изделия,имеющих малые размеры, соизмеримые сразмерами струи, даже при малой мощности плазмы растет зерно, в то же время намассивных деталях изделия при этой мощности глубина прогрева, а часто и температура поверхности недостаточны дляполучения заданного закалочного слоя.Возникающая неравномерность закалки особенно сильно проявляется на вырубных, пробивных, гибочных штампах,которые имеют особенно сложную форму,Вследствие укаэанного не удается получить удовлетворительную стойкость этихштампов,Целью изобретения является повышение стойкости изделий, преимущественнооснастки и инструмента, путем обеспеченияравномерности закалки плазменной струей,Указанная цель достигается тем, что изделие погружают в закалочную жидкость свыступанием закаливаемой рабочей поверхности над поверхностью жидкости, которую в процессе или перед закалкойохлаждают до температуры ниже температуры плавления жидкости, переводя ее втвердое состояние на весь период нагреваили на его часть.Усиление эффективности данного способа достигается тем, что в качестве закалочной жидкости используют расплавметаллов с более высокой, чем у традиционных закалочных жидкостей теплопроводностью и теплоемкостью.В процессе закалки по данному способуне происходит выдувания закалочной жидкости плазменной струей у границ иэделия,поэтому обеспечивается эффективное экранирование поверхностей, не подлежащихнагреву и закалке.Омоноличивание, происходящее призамораживании закаливаемого изделия сзакалочной жидкостью - металлическим5 10 15 20 25 30 4045 50 55 сплавом, обладающим высокими теплофизическими свойствами, обеспечивает условия нагрева и охлаждения частей закаливаемого изделия любой формы и размеров равноценные условиям, имеющимся при закалке массивного изделия простой формы, в результате чего достигается равномерность твердости, структурных характеристик,Для реализации способа предпочтительно использовать сплавы с температурой плавления нижечем температура, приводящая к отпуску, Если температура плавления применяемого сплава выше температуры отпуска, то время пребывания при температуре выше температуры отпуска ограничивают настолько, чтобы не происходило снижение твердости ниже заданной, что достигается принудительным ускоренным охлаждением в процессе погружения в закалочную жидкость и ускоренным нагревом для удаления расплава после закалки,Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что в процессе закалки, до ее начала закалочную жидкость вместе с закаливаемым изделием охлаждают до температуры ниже температуры плавления, переводя таким образом ее в твердое состояние, а также тем, что эффективность способа усиливается использованием в качестве закалочной жидкости более теплоемкого и теплопроводного, чем традиционные жидкости, металлического сплава,П р и м е р. Производилась плазменная закалка матрицы опытного штампа для пробивки и вырубки детали - пластины ротораВД 6521 - 3761электродвигателя -, где твердость контролировалась до и после плазменной закалки у двух пуансонов диаметрами 2 и 5 мм и кольца толщиной 50 мм из стали У 10. Все детали высотой 46 мм. Для исследований закаливали образцы-свидетели диаметрами 3 и 50 мм х 46 мм твердость исследованных деталей и образцов - в таблице. Плазменную закалку производили на плазменной установке УПС, модернизированной для закалки плазмой косвенного действия, Режим: ток дуги - 210 А, напряжение 39 В, скорость перемещения - 10 м/ч, скорость стечения плазмы из сопла - 4 л/мин, Режим заливки сплавом перед закалкой и температуру сплава выбирали следующим образом. Допустимой температурой при длительном нагреве считали температуру 175-200 С, я вл я ю щуюся температурой низкого отпуска для этой стали, Поэтому температуру плавления и суммарное время заливки и освобождения после закалки от сплава считали доп стимы1772175 Свойства стали до и после плазменной поверхности закалки оставитель А,Скворцовехред М.Моргентал орректор С.Патрушев акт Заказ 3815 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноетениям и открытиям при ГКНТ СССР кая наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 ми, если тепловое воздействие не приводило к снижению твердости, большему, чем при стандартном отпуске в течение 2 часов при температуре 175-200 С. Использовали сплав ПОСс температурой ликвидус 5 220 С, нагревая его перед заливкой до 250 ОС. Для сохранения твердости, соответствующей твердости после отпуска при температуре 120 С, ограничили время заливки и удаления сплава прй этой темпе ратуре 10 минутами, для чего после заливки и после удаления сплава производили охлаждение водой, Для улучшения смачивания перед заливкой матрицу нагревали до температуры 150 С. 15Заливку матрицы производили до уровня на 1,5 мм ниже режущей кромки. Замеры толщины покрытия производились на косых шпифах. Структура закален ного слоя - мэртенсит и остаточный . аустенит, Структура основного металла не изменилась.Проведенные испытания штампа показали, что появление заусенца, превышаю щего допустимую величину наступило после вырубки более чем двукратного количества деталей по сравнению с вырубкой этим штампом до переточки и закалки,30 Использование предлагаемого метода позволит;- заменить во многих случаях высокочастотную закалку, связанную с расчетами, изготовлением индукторов сложной формы, с применением дорогостоящих высокочастотных установок;- применить в ряде случаев поверхностную закалку там, где ее осуществление ранее было технически невозможно,- использовать плазменную закалку как метод поверхностного упрочнения деталей штампов.Формула изобретения Способ закалки стальных изделий, преимущественно рабочих поверхностей вырубного и пробивного штампового инструмента, включающий погружение изделия в охлаждающую жидкость с выступанием рабочей поверхности нэд поверхностью жидкости, нагрев рабочей поверхности струей плазмы и закалка этой поверхности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения стойкости инструмента путем обеспечения равномерной закалки рабочей поверхности, иэделие погружают в расплав металла, который в процессе закалки охлаждают до температуры ниже температуры плавления металла расплава,