Способ нагрева детали в расплаве соли

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 4 51)4 С АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВУ ле достижения расплавом темпе определяемой соотношением ю.кап кр кип крду п рату кио е 1 оторой поав передоали, С;ия расплатура,огревается расп водом новой дет емпература кипе оа, С,емператураасплава, С.соб по п.1,м, чтоз элект ристалли Р.Сп отличаю -ри нагреве полоодов вводят в щиися тедетали один иполость детал3, Способщийся теровайия интенс иагрева, деталельно одного4. Способи й с я темов устанавли тносит Спосо й т н равномной дет у увеличе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМ,Ф(56) Технологическая инструкция по термообработке УБТСиз стали 40 ХН 2 МА, номер 0.627.25050.00058. ДЭМЗСО, .Мингазпром, 1981.Похмурский В.И. и др. Об эффективности упрочнения резьбовых соедине-ний закалкой в соляных ваннах, -Физико-химическая механика материалов, 1979, В 3, с99-101.Авторское свидетельство СССР У 68383, кл, С 2 1 0 1/44, 1947.(54)(57) 1. СПОСОБ НАГРЕВА ДЕТАЛИ В . РАСПЛАВЕ СОЛИ, включающий подогрев расплава двумя электродами, расположенными с зазором относительно друг друга 1 ввод детали в:расплав и подключение ее к одному из электродов, о т л и ч а ю .щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, деталь вводят в расплав в процессе его подогрева и подключают ее к электро- и оп,1, отличаюм, что, с целью регуливности и равномерностиь перемещают относииз электродов,о п,1, отличаючто один из электроают с переменным эаэоно детали по ее длине.оп,4, отлич.аю -что, с целью повышести нагрева разнотолзаэор уменьшают в стоя толщины детали, 1189885Изобретение относится к способамповерхностного нагрева деталей, преимущественно для закалки, и можетбыть использовано, в частности, внефтяной и газовой промьппленности для 5нагрева резьбовых элементов деталейбурильной колонны перед их термообработкой (замков, переводников, УБТи т.п.),Цель изобретения - снижение энер Огоэатрат на нагрев и поддержание необходимой температуры расплава.П р и м е р 1. После нагрева расплава до 1050 С (это на 90 выше температуры плавления расплава хлористого бария) переводник опускаетсяв расплав, и к нему подсоединяетсяэлектрод. За счет поддержания малогозазора между деталью и электродомплотность тока на этом участке очень 20высока, и разогрев практически происходит только в этом месте, причемне подлежащие разогреву поверхностипрактически не разогреваются. Регулировкой зазора обеспечивается высокая скорость разогрева поверхностидетали, в результате чего градиенттемпературы по глубине достаточновысок, чтобы обеспечить поверхностнуюзакалкуПри этом температура распла ва в целом по ванне повьппается всегона 44 и составляет к концу процессанагрева детали всего 1094 С, что на256 ниже температуры кипения расплава солей хлористого бария. Иэ этого,35следует, что энергетические затратына нагрев и поддержание расплава притакой температуре, а также количество теряемого на испарение расплавагораздо ниже в данном примере осуществления по сравнению с известными способами, где температура распла,ва должна поддерживаться на уровне1300 С. Очевидно также, что условиятруда при меньших испарениях и болеенизких температурах расплава являются менее опасными и требуются меньшиезатраты на защиту на подлежащих нагреву поверхностей детали,Повьппение чистоты поверхности 50резьбовой нитки ниппеля обеспечивается электроэрозионным "съеданием"микровыступов рабочей поверхности.В результате такого повьппения чистоты поверхности и устранения точек для 55концентрации напряжений повышаетсясопротивление усталостному разрушению е П р и м е р 2. Один из электродов выполнен в виде конического тела, вводимого во внутреннюю полость муфты переводника, подключенного к другому электроду. При этом рабочая поверхность этого конического тела была выполнена эквидистантной внутренней рабочей поверхности муфты. Аналогичнопримеру 1 ввод конического тела осуществляется при достижении расплавом температуры 1050 С. Зазор между электродом и деталью поддерживается в интервале 17-21 мм,. время выдержки 100 с, Достигнутая твердость поверхности после низкого отпуска 58- 60 НКС. Нагрев расплава в целом пое ванне за время выдержки около 60 в результате чего температура расплава поднялась примерно до 1110 С, Твердость средних слоев муфтовой части переводника и их ударная вязкость остались в пределах требований ГОСТ на переводники.П р и м е р 3. Для тех случаев, когда недопустим даже и малый. нагрев не подлежащих разогреву поверхностей, их обычно экранируют. Конструктивные меры по экранированию зачастую бывают достаточно сложными и дорогими, особенно в условиях высоких температур расплаваВ описываемом примере такая защита осуществляется без каких-либо дополнительных затрат конструктивного или технологического характера. Ввод детали в расплав производят сразу после начала роста температуры расплава в конце процесса его плавления. По мере .плавления расплава на некоторое время рост температуры прекращается, и подводимая энергия идет на процесс плавления. Когда этот процесс заканчивается, температура снова начинает расти.Расчетным путем выбирается температура расплава для ввода детали 965 С, и ввод осуществляется в интервале температур 964-968 С. Деталь вводится при температуре около 20 С, За счет более низкой, чем у расплава, температуры и большой массы переводника он сразу же покрывает солевой коркой толщиной порядка 5-7 ьщ. В том месте, где между электродом и деталью бып маленький зазор, корка (из-за громадной теплопередачи и интенсивного разогрева в этом месте) быстро расплавляется, а на остальной части поверхности детали сохраняется практическидо конца разогрева. Благодаря этому прогрев тела детали происходит только с одной стороны, в результате чего достигается достаточный градиент температуры по толщине детали без каких-либо конструктивных мер и каких-либо затрат, связанных с защитой .от нагрева не подлежащих нагреву поверхностей.лВо всех трех примерах скорость нагрева поверхности в зоне закалки (на глубину 2 мм, как того требуют техусловия на изготовление перевод- ников) составляет не менее 10/с, чем обеспечивается достижение оговоренной в техусловиях твердостипо-. верхностного слоя и ударной вязкости тела переводника. При таких значениях скорости нагрева сила тока, протекающего по зазору между деталь- электродом и вторым электродом, составляет 270-360 А (в зависимости от величины зазора и площади нагреваемой поверхности)На чертеже показана конструктивная схема ванны для нагрева в расплаве соли.Концевая часть электрода выполнена в виде конического наконечника 1, введенного во внутреннюю полость 2 муфты. Деталь 3 подключена через проводник 4 к другому электроду (не показан), За счет того, что ток теперь протекает непосредственно по зазору между деталью-электродом и первым электродом, расплав в зоне внутрен-. ней полости муфты нагревается со скоростью, обеспечивающей необходимый градиент температур. Изменение зазора между наконечни-. ком и муфтой приводит к изменению силы тока в нем, а следовательно, и к изменению скорости разогрева и связанного с ней градиента темпера-. тур по сечению детали. Таким образом, регулировку интенсивности и/или равномерности нагрева можно производить относительным аксиальным перемещением наконечника электрода.Наличие эквидистантного зазора между двумя коническими поверхностями электрода и детали-электрода приводит к тому, что скорость нагрева расплава по длине зазора практически одинакова. С учетом же того, что толщина прогреваемой массы тела муфты неодинакова (тело муфты утончается к ее концу), следует сделать вывод, что различные участки тела муфты по длине резьбы имеют разный градиент температур, что приводит к некоторой неравномерности прогрева тела муфты. В некоторых случаях это целесообразно, но в некоторых желательно все же иметь равномерный прогрев для обеспечения одинаковой глубины с повьппенной твердостью в теле 10 муфты.Повышение равномерности глубины сповышенной твердостью может быть достигнуто за счет выполнения неэквидистантного зазора по его длине, В 15этом случае зазор между нагреваемойдеталью и рабочей поверхностью второго электрода выполняют переменнымпо длине детали. При этом для повышения равномерности нагрева в тех 20случаях, когда толщина детали пере-.менна по ее длине, этот зазор выполняют уменьшающимся в сторону увеличения толщины детали. Это приводит 25к тому, что там, где зазор меньшеВ Эсила тока в расплаве получается больше, теплоотдача выше, в связи с чемутолщенные места детали прогреваютсянс тои же скоростью, как и утоненныеместа, где зазор больше, сила тока 30 меньше, теплоотдача меньше и скоростьпрогрева ниже.Возможен и такой случай, когданеобходимо обеспечить неравномерньпЪ,причем строго контролируемый, нагрев.35 детали по длине. Это может быть,например, в тех случаях, когда хотят повысить равномерность загрузкивсех витков резьбы при ее нагружениипутем создания переменной твердости 40 по длине резьбовой нитки. В известных способах такое решение весьмазатруднительно, поскольку должныбыть предусмотрены специальные(причем достаточно сложные) меры для 45 обеспечения переменной по длине детали теплоизоляции, В предлагаемомспособе для этого зазор между электродом и деталью-электродом вьполняют и поддерживают переменным по дли не, причем он должен увеличиваться всторону участка поверхности с меньшейтемпературой нагрева и уменьшатьсяв сторону участка поверхности с большей температурой нагрева. В этом 55 случае там, где зазор меньше, силатока больше, теплоотдача выше, скорость нагрева вьппе, градиент температур по глубине больше, что приво1189885 Заказ б 931/27 Н аж 552 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная дит в конечном итоге к получению более высокой твердости в этом месте. В тех местах, где зазор больше, сила тока меньше, тенлопередача меньше и, как результат этого, твердость ниже, т.е, обеспечивается переменная твердость по телу детали.В тех случаях, когда по каким-либо причинам необходимо термоэкранирование отдельных участков нагреваемой поверхности, а его осуществить трудно или достаточно. дорого, ввод детали в расплав может осуществляться после начала роста температуры расплава в конце процесса его плавления. В этом случае расплав находится в состоянии, близком к температуре кристаллизации, и ввод холодной массивной детали приводит к тому, что вокруг нее температура расплава сразу резко падает до значений, значительно более низких, чем температура кристаллизации (температура плавления), Это приводит к образованию со- левой корки, которая затем в области зазора быстро расплавляется и не препятствует нагреву нужной поверхности, а со стороны, не подлежащейнагреву, корка сохраняется и препятствует нагреву этой поверхности.Предложенный способ позволяетобеспечить воэможность закалки внутренних поверхностей деталей сложнойконфигурации, повысить скорость на 1 О грева внешних поверхностей, снизитьэыергозатраты на нагрев и поддержа"ние,необходимой температуры расплава,снизить необходимую для ведения процесса температуру расплава, улучшить15 в связи с этим условия и безопасностьтруда, упростить вспомогательное обо- .рудование, в частности термоэкранирующую оснастку, повысить качествоповерхности нагреваемой детали и20 увеличить тем самым ее долговечностьбез дополнительных затрат,Все это в конечном итоге позволяет повысить производительность труда 25 снизить себестоимость продукции, увеличить срок службы и повысить безопасность труда.