Способ закалки стальных изделий и устройство для его осуществления

.;(.;р1985.стали.19.ИЗЛВЛИЗЛЕНИЯ магнит М.: Металлург (54) СПОСОЬ 3 И УСТРОЙСТВО Изобретениекой обработкепользовано в итовлении шарикшипников носится к термиче Так, охтали и может быть и шиностроении при из вых и роликовых по а рочест пяте твер оспри пони ти закал риводящие ятен и ми ые пленки, рооститных альные па к появлению ротрещин. Т ленном и оч нии микротр олько при достаточно мед нь интенсивном охлаждещины исчезают из-за воз оверхности закаливаемающих напряжений.овать бегущее магнит" новения еталеисли исп оле, т ь поле дет а ое ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ Цель изобретения - улучшение кава путем ликвидации трооститных н и трещин, а также повышение дости поверхности изделияНа чертеже показана схема осуществления способа закалки.Пля реализации предлагаемого спосо" ба используют емкость 1 с жидкостью, магниты 2, цилиндр 3 из ферромагнитного материала, электроды 4, наклонный транспортер 5, ванну 6, кожух трубопроводы 8, 9, резервуар 10 с жидкостью, насос 11.Сущность изобретения заключается в том, что магнитное поле не только влияет на внутренние джазовые превращения металла, но и изменяет охлаждаю(57) Изобретение износится к термической обработке стали и может быть использовано в машиностроении при изготовлении шариковых и роликовых подшипников. 11 ель изобретения - улучшение качества путем ликвидации трооститгнк пятен и трещин, а также повышение твердосш. поверки,1 стп изделия. Охлаждение изделий в процессе закалки осуществляется посредством кольцевого воздействия на изделие вращающе; ося м,.г нитного поля, создавае;ого с гомощью статора асинхронного дв 1 гатсля. 2,п. ф-лы 1 ил.Ф У 1 табл,способность закалочных сред,под воздействием магнитного полялаждающая способность закалочныхсред уменьшается., Это кзсаегся прточной воды, электролитов, а такжмасел, Ускоряется также процесс Ьзовых превращений в перлитной и пмежутсчной областях. Последние двфакта в некоторых случаях сводятминимуму благотворное влияние магнитного поля. Все дело в том, чтоженин охлаждающей способночной среды возникают ло 1627574(это касается шариков, роликов, мелющих шаров и т.п.) приходят во вращательное движение, в результате чего интенсивность закалки в зака 5 лочной среде резко увеличивается. При этом исчезают локальные паровые пленки, а следовательно, и трооститные пятна, увеличивается также теплоотдача в области одноазной конвекции, В условиях интенсивного охлаядения на поверхности закаливаемых деталей возникают высокие сжимающие напряжения, что предотвращает образование макро- и микротрещин. 15Схема состоит из трех Функционально и конструктивно связанных в общую технологическую линию участков: закалки 1, отмывки 11 и сушки 111.Участки 1 и 11 имеют каждый цилин дрическую рабочую емкость 1 из неферромагнитного материала, например стекла, титана и цр., помещенную в центре источника 2 вращающегося магнитного поля, например статора ко роткозамкнутого трех- или многофазного асинхронного электродвигателя, число оборотов которого определяется шслом пар полюсов. Напряженность магнитного поля такого статора может регулироваться величиной пропускаемого через его обмотки тока.Для увеличения магнитной проницаемости такой системы внутри цилиндрической емкости может быть установлен цилиндр 3 из ферромагнитного материала. В этом случае процесс обработки изделий будет протекать при повышенной концентрации магнитного поля в кольцевом зазоре между емкостью и Ферро магнитныч цилиндром.При использованил в качестве закалочной жидкости электролитов (бишофит и пр) целесообразно,накладывать на эту среду постоянное электри 45 ческое поле через пару кольцевых электродов 4, размещенных в емкости 1 так, что уровень источника 2 магнитного поля находится между ними.В нижней части емкости 1 имеется выходное отверстие в виде усеченного конуса с косым срезом, под которым установлен наклонный транспортер 5. Нижний конец транспортера погружен в ванну 6 кожуха 7, а верхний сообщается с загрузочной горловиной цилиндрической емкости 1 участка 11. Для фиксации постоянного уровня жидкости в ванне 6 кожух 7 транспортера 5 снязан переливными трубопроводами 8 и 9с цилиндрической емкостью 1 и резернуаром 10, наполненным жидкостью,Последнийс помощью насоса 11 и системы трубопроводов сообщается с емкостью 1.Участок 111 сушки изделий иместаналогичную участкам 1 и 11 емкость 1 н.источники 2 вращающегося магнитногополя. В нижней части емкости 1 предусмотрен теплообменник-завихриель 12,а верхняя связана с всасывающей вентиляционной установкой 1 Э.Под емкостью расположен сборник 14для приема обработанных изделий, Процессы термической обработки, а именно закалка, отмывка и сушка, осуществляются следующим образом,На первом (закалочном) участкепредварительно нагретые под закалкуизделия, например шарики или роликиподшипников, загружают в цилиндрическую емкость 1, где циркулирует закрученный поток закалочной среды и гдеони захватываются вращающимся переменным магнитным полем, создаваемым,например, статорам асинхронного электродвигателя н удерживаются в нем .атечение времени, достаточного длязавершения процесса, При этом изделия приобретают вращение как вокругсобственной оси, так и относительнооси цилиндрической емкости, перекатываясь по ее внутренней поверхности с частотой, близкой (с учетомасинхронности) кчастоте вращениямагнитного поля.Движение изделий по круговым траекториям усложнено тем, что, кромевоздействия вращающегося магнитногополя; напряженность которого неравномерна у полюсов и в межполюсныхпромежутках, удерживающая сила поляносит,.инусоидальный характер и навращение изделий накладывается синусоидальная гравитационная составляющая. В связи с этим круговое движениеизделия носит ондуляционный характер, что положительно сказываетсяна его теплообмене с закалочной средой. Одновременно пропусканием токамемду электродами 4 достигают приближения качества электролита 4 к "магнитной" жидкости, что ведет к увеличениюкоэффициента теплоотдачи в 2раза.По завершении процесса закалкинапряженность вращающегося магнитно16 45 Наличие Твер- дость Способ охлаждения трооститных пятен 63-64 66-68 0 ного поля го поля автоматически снижается довеличины, при которой удерживающейсилы поля недостаточно, и изделия подвлиянием собственной массы отпускаются в нижнюю часть емкости, откудапопадают на наклонный транспортер 5,который переносит их к участку 11отмывки от закалочной среды, далее кучастку 111 сушки, откуда при необходимости они направляются на отпуск.П р и м е р, Шарики диаметром30 мм из стали ИХ 15 нагревали до температуры аустенизации 830 С, послечего подавали в цилиндрическую емкость, наполненную 5%-ным содовымраствором, где они подхватывалисьбегущим магнитным полем статорд электродвигателя напряженностью 30 кА/м ивращались со скоростью 3 м/с цо по:1 ного их остывания, т.е, до темпердтуры закалочной средьи После снятиянапряжения с обмотки стдт ра шарики,опускаясь, попадали ца коцвейсР ипоступали в Промывочную кдмру, ацдлогичную закдлочному участку, откучдподавались в электропечь ца отпуск.111 участок це использовался, тдккак в электропечи отпуск осуществлялся одновременно с сушкойВ результате примененной технологии ресурс работы подшипников увеличился ца 30-50,ири устранении образования трооститцых пятен и необходимости применения дорогостоящих и пожароопасных масел .Сравнительные данные по закалкешариков из стали 11 Х 15 в содовом Растворе без использования мдгцитцогополя, с использованием пос 1,1 яцногополя и с врашающимся магнитном полемсведены в таблицу,Содовый раствор с вращением барабана и с наложением постоянного магнитного поля (прототип)Содовый раствор с вращением шаров со скоростью6-8 м/с с помощью магнит 7574По результатам теоретических расчетов и проведенных экспериментальных исследований предложенного способазакалки металлических изделий уста 5новлено, что использование воздействия магнитного поля бесконтактным путем непосредственно на изделия позволяет уменьшить энергоемкость на18-20% при увеличении КПЛ уСтройствца 15-177., увеличить скорость вращения деталей до 10 м/с, что ицтенсиФицирует процесс их охлаждения. Наложение вращающихся магнитных полей наиздезия приводит к улучшению их механических свойств и качества на10-127Формула изобретения1. Способ закалки стальных изде"лий преимущественно цилиндрическойи шаровидной конФигурации, включающийцдгрев выше Лс, охлаждение в жидкос"ти с наложением магнитного по.;я заданной ",ормы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения качества путем ликвидации трооститныхпятен и трещи, д также повышениятвердости поверхности иэделия, охлажЛение осуществляют с наложением вра 30 щающегося магнитного поля,2-, Устройство для закалки стальных изделий преимущественцо цилиндрической и шаровидцои конфигурации, содерждцее цилиндрическую емкость с ох 35 лажддющей жидкостью и электРомаГнит,охвдтмвдющий емкость, о т л и ч а ю -ш е е с я том, что, с целью улучшениякдчествд путом ликвидации трооститныхпятен и трсгиц, а также повышения40 твердости поверхности изделия, электромагнит выполнен в виде статораасинхронного двигателя.Тираж 393 одписное Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Закаэ 317ВНИИПИ Государственног113035 омитетаМосква,иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР5, Раушская наб., д. 4/5