Устройство для закалки деталей

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнхСоцналнстнческнаРеспублнк и 789600Опубликовано 23.12.80. Бюллетень47Дата опубликования описания 28, 2.80 ло делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Н. И. Кобаско, П. А. Малышев и Ю. Г, ааяков/,: .-е.ет в 1 Институт технической теплофизики АН Украинской(:СР,1: -(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКАЛКИ ДЕТАЛЕЙ Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при термообработке деталей, в том числе для закалки деталей в криогенной жидкости,Известно, что закалка в криогенных жидкостях увеличивает долговечность работы изделий и повышает коррозионную стойкость деталей 1 и 12).Однако эффект наблюдается в основном на малогабаритных деталях из высоколегированных сталей, Это обусловлено тем, что и в криогенной жидкости, равно как и в маслах, водных растворах солей и чистой воде, вокруг закаливаемой детали образуется паровая пленка, которая замедляет процесс охлаждения в области мартенситных превращений.Уменьшение паровой пленки достигается созданием относительной скорости перемещения жидкости. Об этом наглядно свидетельствует, в частности, следующая эмпирическая формула для критической плотности теплового потока с 1, в функции относительной скорости перемещения жидкостиЧ, = 2,8 (0,75%в - 1) Из формулы видно, что с увеличениемскорости Ю увеличивается ц,е т. е. уменьшается вероятность образования паровой пленки. Установлено, что эта зависимость усиливается при создании скорости, изменяю щейся по величине с частотой в пределах10 в 00 Гц.Таким образом, необходимо обеспечитьструйное течение жидкости в области закаливаемой детали, причем потоки жидкости, 1 апо возможности, должны быть пульсирующими. Для этого используют насос, установленный вне закалочного бака и связанный с ним трубопроводной арматурой, для забора жидкости, создания гидростатического давления и формирования струйного 15 течения в объеме закалочной жидкости.Пульсации струи обеспечивают установкой регулирующего клапана в линии до или после насоса.Однако для криогенных жидкостей такоерешение не считается лучшим в связи с необходимостью обеспечения надежной тепловой изоляции трубопроводной арматуры и использования специального насоса, пригодного для перекачки криогенной жидкости.Наиболее близким по технической сущности является устройство для закалки де.талей, содержащее бак, вибратор с рабочим органом, которое позволяет создаватьвибровозбужденные направленные потокижидкости, насыщенной пульсирующими иосциллирующими пузырьками воздуха. Кроме того, оно обладает простотой конструкции и универсальностью в применении, атакже применимо и для криогенных жидкостей 3,Устройство имеет недостаток, заключаю.щийся в необходимости подачи воздуха взакалочную среду, кроме того оно не позволяет получить движение жидкости в видесвободной незатопленной струи и производить закалку под душем.Цель изобретения - расширение областиприменения закалочных сред.Поставленная цель достигается тем, чтооно снабжено укрепленным на рабочем органе, динамицеским преобразователем жидкости, выполненным в виде воронки; имеющей возможность поворота в вертикальной плоскости. Вибратор дополнительноснабжен регулятором поворота.На чертеже схематически изображенаконструкция устройства.Устройство содержит бак 1 с закалочной, например криогенной, жидкостью 2 ивибратор, рабочий орган 3 которого жесткосвязан кронштейном 4 с возбудителем 5механических колебаний, который черезамортизатор 6 закреплен на платформе 7.Последняя связана с регулятором угла поворота к горизонтали, состоящим из шарнира 8, пластины 9 с дугообразным пазоми фиксатора 10 заданного положения платформы 7 и, следовательно, рабочего органа 3, Устройство содержит также закаливаемую деталь 11, свободно затопленнуюструю 12 свободно незатопленную струю 13,Рабочий орган 3 имеет входное 14 и выходное 15 отверстия и воронку 16, выполняющую функции преобразователя динамического давления жидкости,Для предупреждения быстрого испаренияжидкости и ее разбрызгивания за пределыбака, последний может быть снабжен крышкой,Кроме того, для обеспечения равномерного, со всех сторон, действия потоков жидкости на закаливаемую деталь, закалочныйбак может содержать несколько описанныхвибраторов, распределенных по окружностивокруг детали,Работа устройства осуществляется следующим образом.В исходном положении для осуществления закалки детали погружением в жидкость, рабочий орган 3 установлен в горизонтальном положении, возбудитель 5 колебаний выключен, в жидкости 2 потокиотсутствуют, При включении возбудителя5 колебаний рабочий орган 3 совершает воз 46 43 16 13 26 25 36 ЭЗ вратно-поступательные движения в горизонтальной вдоль оси плоскости. Движения передаютвя рабочему органу от возбудителя 5 колебаний через кронштейн 4. Из-за наличия амортизатора 6 колебания не передаются платформе 7. Колебаниям рабочего органа сопутствует возникновение свободной затопленной струи жидкости 12. Струя характеризуется пульсациями давления и расхода с частотой, равной частотевозбудителя 5 колебаний. Предварительно нагретую деталь 11 помешают в область струйного течения жидкости и производят закалку. После выполнения закалки деталь 11 удаляют, а возбудитель 5 колебаний выключают.Для закалки детали 1под душемвибратор с помощью регулятора угла поворота устанавливают в положение, показанное на чертеже пунктиром, то есть под углом к горизонтали. В этом положении рабочий орган становится частично погруженным в жидкость 2, и выходное его отверстие 15 находится над границей разделафаз жидкость - воздух. При включении возбудителя 5 рабочий орган 3 также совершает продольные (вдоль оси) колебания, но под углом к горизонтали, что вызывает истечение жидкости в виде свободной незатопленной струи 13. Детальв этом случае размещают в зоне полета струи 13.Описанный эффект струйного истечения жидкости можно объяснить неравномерным, в среднем за период колебаний, действием вибрации на жидкость, вовлекаемую рабочим органом в колебательное движение, точнее на так называемую присоединенную массу жидкости, Так, при движении горизонтально расположенного рабочего органа 3 вправо в первый полупериод колебания,мас. са жидкости, охватываемая стенками рабочего органа, подвергается сжатию вследствие сужающей формы воронки 16, и вви,ду своиства несжимаемости находит выходв сторону меньшего давления, то есть через выходное отверстие 15 влево. Гри движении рабочего органа влево, во втором полу- периоде колебания, жидкость подвергается растяжению и поэтому стремится тоже влево. Таким образом, создается однонаправленная (влево) вибра ционная сила, действующая на жидкость и вызывающая ее перемещение в виде свободной струи. Этостановится возможным из-за наличия воронки 16, выполняющей роль преобразователя колебательного движения рабочего органа 3 в динамическое давление жидкости. Описанные закономерности справедливы при любом положении рабочего органа - выходным отверстием вверх, вниз или горизонтально.Исходя из принципа действия описываемого устройства, сечение выходного (по на789600 3. Марккас вители Е овскни д Л. В,й Корректо 608 Подписно нного комитета СССР ений и открытий Рау шская наб., д. 4/5 Ужгород, ул. Проектная, 4Соста Текре Тираж сударстве м нзобрет а, Ж - 35 тент э, г. едактор Г. Капалааакад 9004/30 Григорук ВНИИПИ Го по дела 13035, Москв Филиал ППП сПаправлению возбуждаемого потока жидкости) отверстия 15 должно быть обязательно мень. ше сечения входного отверстия 14. При их равенстве устройство неработоспособно, то есть струйного течения жидкости не наблюдается. Если же сечение выходного отверстия больше сечения входного, то устройство работоспособно, но направление струи меняется на обратное. Форма воронки 16, расположенной между отверстиями 14 и 15, может быть различной - конической, сферической, коиоидальной и т. п. Этот признак не отражается на работоспособности устройства вцелом, но оказывает влияние на параметры получаемой струи - дальнобойность, длину компактной и аэрированной частей и другие, Главным остается признак, чтобы камера 16 имела изменяющуюся вдоль оси величину проходного сечения. Предложенное устройство возможно использовать для любых известных типов закалочных жидкостей: воды, водных растворов, масел, криогенных жидкостей. В сопоставлении с известным устройством, применение которого лимитируется допустимостью использования воздуха (газа) как компоненты закалочной среды и отсутствием возможности получения свободных незатопленных струй, предлагаемое решение существенным образом расширяет область применения устройства.Применение устройства позволяет интенсифицировать реализуемые тепло-массообменные процессы и повысить качество деталей за счет представляющейся возможности закалки в вибровозбужденных потоках жидкости. формула изобретения461. Устройство для закалки деталей, содержащее бак, вибратор с рабочим органом, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения закалочныхсред, оно снабжено укрепленным на рабочем органе преобразователем динамическогодавления жидкости, выполненным в видеворонки, имеющей возможность поворотав вертикальной плоскости.2. Устройство по п.,1, отличающееся20 тем, что вибратор дополйительно снабженрегулятором угла поворота.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Г 1 атент США3891477, кл. 148 в 125,(С 22 С 41/04), опублик. 24.06.75.2. Авторское свидетельство СССР485161, кл. С 21 0 1/62, опублик. 975.3. Авторское свидетельство СССР по заявке2533751/02, опублик. 01.04.78.