Способ термической обработки башмаков гусеничного хода

(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для термической обработки сложнопрофильных изделий, в частности конструктивно выполненных в виде опорной подошвы и выпуклых рабочих головок, преимущественно башмаков гусеничного хода, рельсов и др. Башмак нагревают в щелевом индукторе до 900 С, охлаждают в воде до 135 С и отпускают. При отпуске подошву башмака размещают под индуктором, активные витки которого соосны почвозацепам, Зазор между подошвой и витками 4,5 мин, Одновременно с нагревом башмаку придают осциллирующее движение в плоскости, перпендикулярно активным виткам, с амплитудой, равной 54 мм (К=0,9), 1 табл.(71) Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" (72) А.К.Херсонский, Л.В.Андреева, М,СЛюбашевский и Е.В.Шольц(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 485160, кл. С 21 О 9/04, 1975.2. И нформационн ый листок Каэ Н ИИ НТИ при Госплане Казахской ССР ЬЕ 88-3, Рубрика 5521.99. Установка закалки ТВЧ детали 22.10 А. Башмак, 02,1988 г, с,4, (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БАШМАКОВ ГУСЕНИЧНОГО ХОДА Обеспечивая повышение эксплуатационной стойкости рельсов путем стабилизации твердости по длине рельса, известный способ нетехнологичен иэ-за необходимости подогрева и выдержки в достаточно узком интервале температур (3045 С) закалочной жидкости (воды), необходимости использования сложной системы регулирования расхода эакалочной жидкости,Кроме этого, отсутствие в известном способе индивидуальной операции "отпуск рельсов" оказывает отрицательное влияние на стабилизацию таких прочностных характеристик материала, на предел прочности на изгиб, ударная вязкость и др.Известен способ закалки ТВЧ детали "Башмак", включающий индукционный нагрев башмака до температуры аустениэацйи 920-950 С в процессе проталкивания его Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для термической обработки сложно-профильных изделий, в частности конструктивно выполненных в виде опорной подошвы и выпуклых рабочих головок, преимущественно башмаков гусеничного хода, рельсов и др,Известен способ закалки рельсов, включающий аустенизацию их в печи при температуре 810840 С, подачу в положении головкой вниз и рельсозакалдчное устройство и перемещение со скоростью 0,5-1,0 мс при многократном прерывистом спрейерном охлаждении с увеличением расхода охладителя (воды, подогретой до 3045 С) по мере продвижения рельса от переднего торца до середины и уменьшением расхода охладителя по мере перемещения рельса от середины до заднего торца (1); ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРсквозь многовитковый индуктор, закалочное охлаждение с различной скоростью для полотна и почвозацепов башмака и самоотпуск 23,Использование в известном способе приема охлаждения различных по объему и сечению полотна и почвозацепов башмака с различной скоростью не обеспечивает получения необходимой и равномерно распределенной твердости, предусмотренной требованиями ОСТ 23,1.178-87, что приводит к снйжению срока эксплуатации башмака в условиях твердых и каменистых грунтов, В то же время отсутствие гарантированного технологического отпуска (в известном способе использован самоотпуск) не способствует стабилизации прочностных характеристик, определяющих эксплуатационную стойкость башмаков и разброс значений укаэанных прочностных характеристик (предел прочности на изгиб, предел. выносливости, ударная вязкость и др.), настолько велик; что известный способ не может быть реализован в автоматическом режиме. Вследствие указанных недостатков известный способ не обеспечивает башмакам гусеничного хода высокой эксплуатационной стойкости, т.к, не позволяет получить детали со стабильными высокими значениями прочностных характеристик - высокой ударной вязкости сердцевины почвозацепа и максимальной величины предела прочности на изгиб полотна и основания почвозацепа башмакаЦелью изобретения является повышение прочностных характеристик и эксплуатационной стойкости термически обработанных башмаков гусеничного хода путем повышения поверхностной прочности, в т.ч. прочности на изгиб почвозацепа и полотна при высокой ударной вязкости сердцевины почвозацепа, что обусловливает адаптацию структурных и Физико-механических характеристик к максимальным нагрузкам и напряжениям объемно напряженной схемы эксплуатации тяжелонагруженных сложнопрофильных изделий в виде плоской подошвы с равномерно распределенными выпуклыми выступами - головок, почвозацепов, йаправляющих и других конструктйвных элементов аналогичной формы и назначения.Поставленная цель достигается тем, что в способе включающем индуктивнный нагрев до температуры аустениэации, эакалочное охлаждение полотна и почвозацепа башмака и последующий отпуск, закалочное,охлаждение осуществляется до температуры ниже температуры начала мартенситного превращения материала40 шениема=К ьгде а- длина перемещения осциллирующего движения башмака, мм;К - эмпирический коэффициент,45 К=0,80,95;т - шаг почвозацепов башмака, мм,Термической обработке по предлагаемому способу подвергались башмаки гусеничного хода экскаватора дет.У 2110,15.00.50 001-02 с габаритными размерами204 х 700 х 36 мм из стали 40 Г ГОСТ 4543-71,П р и м е р 1. Нагрев производили виндукционном нагревателе щелевого типадля объемного нагрева до температуры аус 55 тенизации 9 ОООС, затем детали поштучнопереносили в водяной закалочный бак, гдеохлаждали до температуры ниже температуры начала мартенситного превращения(М=310 С) на 175 С, т.е. до 135 ОС,10152025 30 башмака на 160190 С, а отпуск производят односторонним индукционным нагревом башмака посредством многовиткового индуктора, активные витки которого размещены в непосредственной близости от плоскости, параллельной полотну почвозацепа до температуры ниже температуры отпускапри улучшении для материала башмака на 70-100 С при одновременно осциллирующем движении башмака в плоскости, перпендикулярной активным виткам индуктора, при этом длину перемещения осциллирующего движения ограничиваютсоотношениемЯ=К т,где Е - длина перемещения осциллирующего движения, мм;К. - эмпирический коэффициент, К=0,80,95;ь - шаг почвозацепов башмака.Существенными отличиями предлагаемого способа термической обработки башмаков гусеничного хода от известного в технике решения являются:1) ограничение температуры закалочного охлаждения интервалом Мн=160-190 С;2) осуществление отпуска односторонним индукционным нагревом подошвы башмака до температуры ниже температуры отпуска объемного улучшения для материала башмака на 70-100 С;3) проведение отпуска при осциллирующем движении подошвы башмака над плоскостью индуктора, активные виткикоторого смонтированы перпендикулярно продольной оси индуктора на расстоянии шага почвозацепов башмака;4) ограничение длины перемещения осциллирующего движения башмака соотно960 Твердость почвозацепов, НВСЭ 41.43 Твердость полотна, НВСэ 26. 28 Овп/э почвозацепа, МПа 950 ствп полотна,- МПа 720 Ударная вязкость почвозацепа, Дж/см 5,1 Ударная вязкость полотна,Дж/см 8,9 730 После завершения закалочного охлаж- П р и м е р 3. Башмаки объемно нагредения башмак извлекали из закалочного ба- вали в щелевом индукторе до аустенитногока и передавали на позицию отпуска таким состояния до температуры 900 С, охлаждаобразом, чтобы подошва его находилась ли в закалочной жидкоети (воде) до темпепод индукционным нагревом односторон ратуры 135 С и провели осциллирующийнего действия, активные витки которого со- односторонний отпуск с амплитудой движеосны почвозацепам. Зазор между ния башмака= 57 мм, что соответствуетподошвой и активными витками 45 мм. К=0,95.Индукционный нагреватель для отпуска пи- При этом трещинообразования натается от генератора мощностью 250 кВт и 10 башмаке не наблюдались, но твердость ичастотой 10 кГц, прочностные характеристики не соответстОдновременно с включением индукци- вовали поставленной задаче вследствие тоонного нагревателя и нагревом башмака, го, что нагрев башмака при отпускепоследнему придавали одномерное осцил- производили двумя активными витками.лирующее движение в плоскости, перпен Твердость почвозацепа; НВСэ 4446дикулярной активным виткам индуктора с Твердость полотна, НВСЭ 2732амплитудой, равной 54 мм (К=0,9), Оап почвоэацепа, МПа 1050Нагрев под отпуск осуществляли до достижения поверхностью почвозацепа тем- Ударная вязкость поч с-одарная вязкость почво-пературы на 70100 С ниже температуры 20 зацепа, Дж/см 7,3сорбитизации, т.е, до 270280 С, Ударная вязкость полотна,После нагрева подошвы до температу- Дж/см 2 11,2ры отпуска нагреватель отключали, прекра- П р и м е р 4. Нагревали б ии м е р . агревали ашмак дощали осциллирующее движение и башмак аустенитного состояния в щелевом индуктопередавали в специальную тару для склади ре до температуры 900 С, охладили в закарования, При этом получены следующие лочной жидкости(воде) при 120 С, и.затемпровели осциллирующий одностороннийТвердость на подошве, НВСэ 30,32 отпуск с амплитудой движения башмака надТвердость на почвозацепе, НВСэ 4748 виткамиравной 52 мм, что соответствуето/, почвозацепа, МПа 111030 коэффициенту К=0,95, При этом, несмотряна оптимальный режим осцилляций при отУдарная вязкость почво- пуске, резко увеличилось трещинообразозацепа, Дж/см 6,2 вание в процессе отпускного нагрева, чтоУдарная вязкость полотна,2является окончательным браком.Дж/см: 10,8 35 П р и м е р 5. Произвели нагрев башмакаП р и м е р 2. Последовательность про- до аустенитного состояния в щелевом инведения термообработки аналогична опи- дукторе для объемного нагрева досанной в примере 1. Аустениэация в Т=900 С, охлаждение в закалочной жидщелевом индукторе для обьемного нагрева кости (воде) до температуры 150 С, т.е,башмака при 900 С, закалочное охлажде (Тм=160 С). Односторонний осциллируюние в воде до температуры 135 С, но при щий э.л, отпуск подошвы башмака был про-,проведений осциллирующего односторон- веден с амплитудой Е=52 мм (К=0,95),него отпуска амплитуда движения башмака При замере твердости на подошве башравнялась 48 мм, что соответствовало К=0,8. мака и на поверхности почвозацепа выявПри этом на башмаке как на почвозацепе, 45 лен широкий разброс значений твердоститаки на полотне недостигнута равномерная от 25 до 35 НВС на полотне им от 38 до 45и достаточно высокая твердость, и следова- НВСЭ на почвозацепе, Этот недостаток являтельно, износостойкость на поверхности ется следствиемдифференцированногопропочвозацепов вследствие локального пере- текания процессов самоотпуска в различныхгрева массивной части почвозацепа. 50 частях башмаков из-эа большого количестватепла, сохранившегося в нем после закалки,Предел прочностипочвозацепа,МПа 880Предел прочности полотна,55 МПаУдарная вязкость почвозацепа, Дж/см 2 4,3В таблице приведены примеры результатов испытаний.1786124 У=К ьгде Е - амплитуда осцилляции, мм;К - 0,8-0,95 эмпирический коэффициент;т 2- ширина шага почвозацепа, мм. Реэупьтати тернообработки Принечание Прииер ь Характеристиканидуктора от"пуска 2 агпоч"вова.целани анетри Технологическив пар Предеп проч- Ударная вяэности,уакость,к/сиэ пинаосцнллир"щегопереиещения,Тонература нагревагюд эакапку,С Текэра"тура нагревапод отпуск, С Тенпература эа. капочно" го ох" лаидения, ьС Твердость 1 ПС вагвитков числовитков гючвоэацела поч полот- гючвоэа- на воэа цепа цела потютна гюло т на ЗО ,;32 4748 96 ОО О,8 2628 4, 43 72 о 95 о 8,9.2 13 4 Распределение инкроструктурн па сечениа териэобааботаниэго по предлощенноиу способу бавиака приведена на Оиг.2 Составитель А.ХерсонскийТехред М:Моргентал Корректор Н.Ревская Редактор Заказ 230, Тираж Подписное ВНИИПИ ГоСударственногокомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 45 Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина. 101 Анализ результатов испытаний; приведенных в примерах 15, показывает, что башмаки, термообработанные по режимам, находящимся в пределах заявляемых значений позволяют стабильно получать вы сокуо поверхностную твердость" и износостойкость почвозацепа башмака и достаточно пластичное и упругое полотно, обладающее высокой степенью адаптации к рельефу твердых грунтов при эксплуатации, 10Проведение термической обработки по режимам, выходящим за пределы значений заявленных в способе, не обеспечивает полного комплекса прочностных, упругих и из-, носных характеристик, способных создать 15 высокие эксплуатационные качества башмака,отвечающие современным требованиям к качеству экскаваторов.Формула изобретенияСпособ термической обработки башма ков гусеничного хода, включающий индукционный объемный нагрев башмака до температуры аустенизации, охлаждение и отпуск, от л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости башмака за счет повышения его поверхностной прочности при высокой вязкости сердцевины, охлаждение ведут до Мп (160190 С), а нагрев под отпуск осуществляют с помощью индуктора с шагом активных витков, равном шагу почвозацепов башмака и с размещением витков со стороны подошвы башмака по середине почвозацепов, при этом нагрев ведут до температуры на 70-100 С ниже температуры сорбинйзации с одновременным приданием башмаку осциллирующего движения параллельно продольной оси с амплитудой составляющей