Способ непрерывной термомеханической обработки

О П И С А Н И Е (1 ц 986943ИЗЬВРЕТЕН ИЯ Сфез СоветскикСоциалистическихреспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22)Заявлено 27.01.81 (21) 3239613/22"02 С 213 8/00 с присоединением заявки М Гевудерстеее 4 хенвтет С.ССр хе аеин хзабретенхй и верытиВ(23)приоритет Опубликовано 07.01 . 83 . Бюллетень М 1 Дата опубликования описания 09,01.83на "Знак Почета" инст уттранспортно машиностроения -щи,кий Б(7) Заявител 5 Ь СПОСОБ НЕПРЕРЬВЙОЙ ТЕРИОИЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИНаиболее блипо техническойму результатумеханической обциклическую упформацию, нагр(аустениэация) Изобретение относится к термомеха" котором деформацию проводят в теченической обработке металлов и может ние всего процесса обработки 21.быть использовано при изготовлении Недостатком известного способа яв.деталей машин. ляется незначительное повышение кон"Известен способ высоко"температур" тактной прочности и абразивной изно"ной термомеханической обработкисостойкости,(ВТИО), который включает нагрев дета" Цель изобретения " повышение конли до температуры аустениэации, дефор" тактной прочности и абразивной ирномацию с постоянным усилием при высо" состойкости.кой температуре и быстрое охлаждениеУказанная цель достигается тем,.что в известном способе термомеханиотпуском13.ческой обработки, включающем аусте ю низацию, закалку, отпуск и пластиОднако данный .способ не позволяет ниэаци ф ку: Уческую деформацию, осуществляемую в250 /получить предел прочности сталй более13 течение всего процесса обработки,250 кгс/мм,осуществляют пластическую деформациюэким к предлагаемому . поверхности с изменением усилия дефор"сущности и достигаемо- .мацки прямо пропорционально изменениюявляется .способ термо- твердости обрабааваемого материала.работки, включающийНа чертеже представлена схема ус"20руго-пластическую де- - тановки дпя осуществления способа не"ев выше температуры АС прерывной термомеханической обработки3 ., 4по проводникам 13 попадает на соленоид 16. Магнитное поле соленоида 16 перемещает вниз сердечник 24 с силой Р и уменьшает усилие Р при" жатия деформирующего ролика 22 к обрабатываемой детали 4.Рост температуры поверхностного слоя детали вызывает увелиение элект" рического сигнала термопары и магнитного поля солеинода. С повышением величины магнитного поля соленоида воз- растает сила. Р, уменьшающая результирующую силу прижатия деформирующего ролика и детали 4. При достижении по- . верхностным слоем температуры аусте" низации. сила прижатия Р деформирующе" го ролика становится минимальной.Выключают газовую горелку 25 и включают подачу охлаждающей жидкости через спрейер 26.Одновременно с падением температуры поверхностного слоя детали 4 уменьшается величина электрического. сигна" ла термопары 7 и величина магнитного поля в соленоиде 16, что вызываетрост усилия деформации. При 300 С пе" реключатель 15 изменяет направление магнитного поля соленоида и сердеч." ник 24 с силой Цперемещается вверх, увеличивая силу прижатия деформирующего ролика к обрабатываемой детали 4.Способ осуществляется следующим образом.Проводят термомеханическуа обра" ботку шайб, изготовленных из стали 40 ХНИА, наружным диаметром 40 мм, внутренним диаметром 16 мм и толщи" ной 5 мм. 398694В установку входит токарный ста" нок Сна схеме не показан, впатроне 1 и задней бабке 2 которого за" креплена оправка 3 с обрабатываемой деталью 4, От проворота детали 4 на оправке 3 предохраняет. гайка 5; В выступе оправки 3 просверлено отверс" . тие б, в которое помещен спаенный ко" йец термопары 7. Свободные концы тер мопары 7 соединены с токосъемными 10 кольцами 8 и 9, которые установлены на изоляционной втулке 10 и связаны через щетки 11 и 12 проводниками 13 с усилителем 14 электрических сигналов с переключателем 15 и соленои" идом 16.На суппорте 17 токарного станка установлен корпус 18 с возможностью возвратно-поступательных перемеще" ний бустройство для его осущест вления на схеме не показано/. Через корпус 18 проходит штанга 19, на которой смонтированы подпружиненная : пружиной 20 серьга 21 с деформируюЩим рОликом 22, гайка 23 изменяю" щая величину сжатия пружины 20, исердечник 24 соленоида 16; Охлаждение деформирующего ролика 22 на схеме непоказано. Для нагрева и охлаждения детали 4 используют газовую горел" 30ку 25 и спрейер 26.Установка работает следующим об".разом.С помощью гайки 23 затягивают пру" жину 20 до получения расчетного уси"лия Р, сжатия пружины, обеспечивающего пластический отпечаток от деформирующего ролика 22 на детали 4 при200 С, Подводят, суппорт 17 так, чтобыдеформирующий ролик 22 вошел с обрабатываемой деталью в контакт и образо"вался зазор между буртиком штанги 19и серьгой 21. Включают вращение шпин"деля с патроном 1 токарного станкасо скоростью Ч и возвратно-поступа фтельные перемещения 5.1 корпуса 18. Деформирующий ролик 22 пластически де" формирует. при 20 фС поверхностный слойдетали 4 с постоянным усилием. Зажигают газовую горелку 25, нагревающую вповерхность детали пр всей ширине. Сповышением температуры поверхностногослоя детали нагревается выступ оправ"ки 3 и от термопары 7 электрический сигнал через токосъемные кольца 9 и З,фф щетки 11 и 12., проводники 13 посту" пает на усилитель .14 электрических сигналов, переключатель 15 и далее К вращающемуся на оправке токар" ного станка со скоростью 20 м/мин образцу подводят установленный в резцедержателе суппорта обкатываю" щий ролик. Нагрузку в контакте. создают перемещая; в поперечном направлении суппорт и сжимая тарированную пружину с.усилием 120 кгс..Включают инжекторные горелки и ведут нагрев наружного диаметра об" разца с контролем температуры по .гальванометру. Одновременно с ростом температуры уменьшают силу прижатия деформирующего ролика пропорционально твердости обрабатываемого матери" ала по следующей схеме:Температура, С Усилие, кгс20 120400"700 . .50700-850 30При 850 С выключают инжекторныегорелки и включают подачу охлаждающейводы через спрейер, увеличивая приэтом усилие прижатия ролика к образ"цу с 30 до 180 кгсПо сравнению с предлагаемым согласно известному способу на оправку токарного станка устанавливают об" 1 в, разец так, чтобы наружная поверхностьобразца имела радиальное биение 0,1"0;2 мм, и приводят образец во вращение, создавая циклическую упругопластическую деформацию с частотой200 мин . К образцу подводят ролик исоздают в контакте усилие 50 кгс. Ве"личину усилия выбирают так, чтобы онаобеспечивала пластическую деформациюповерхности образца при температуре 20аустенизации; величина пластическойдеформации, т.е. уменьш 1 ение наружногодиаметра образца, не должна превы"шать 0,2 мм, так как при большей сте"пени деформации торцовые поверхности фобразца иэ плоских становятся коническими и требуют проведения дополни-тельной механической обработки. Поэтому создание усилия деформации в 120 кг, .как впредлагаемом способе, недопусти-Ммо. Включают инжекторные горелки нподнимают теьоературу до 850 С 0 пос"ле чего выключают горелки и включаютподачу охлаждающей жидкости черезспрейер.35Образцы, закаленные по известномуи предложенному способам, имеют по",верхностную твердость 56-58 НкС.Структура образцов,:обработанных поизвестноиу способу " игольчатый мар- фвтенсит, а образцов,.обработанных попредлагаемому способу непрерывнойтермомеханической обработки " мелко"дисперсный мартенсит.1 - 45Сравнительные испытания на абразив"ную износостойкость проводят на машине ХЧ.-Б после двухкратного проходаобразца по абразивному полотну 15 АИ40 ВИ 47. Износ определяют на пяти об"разцах по потере их веса.Относительная износостойкостьоцениваешься иэ соотнашения1:З" 1000,Ф55где Н " средняя потеря веса образцав ИГ, обработанного предло.".женным способом непрерывнойтермомеханической обработки; 1 д 6Н - средняя потеря веса образца4в ИГ, обработанного извест"ным способом термомеханичес"кой обработки.Сравнительные испытания на контактную прочность проводят на машине ИИ-1 И. Предел контактной выносливостиповерхности образцов определяют на ба"зе 10 В циклов нагружения. Критериемразрушения считается поверхность об- .разца, покрытая на 30-403 ямками вы"крашивания.Средняя потеря веса образ"цов в ИГ, обработанных пр 0,"дложеннымспособом, составляет 4,6 мг, а обра"ботанных известным способом " 6 мг.Увеличение относительной износостойкости образцов, обработанных по пред"лагаемому способу, составляет .,Г-0 100253.6-4,6Предел контактной выносливости об"разцов, обработанных предложенным способом 190 кг/ммф; а образцов, обработанннх известным способом " 109 кгс//мм Предел контактной усталостиу образцов, обработанных предложенным190 " 105 ,совсобои, возрос нв тров - 1000 щ= 80.",.Предложенный способ непрерывнойтермомеханической обработки по сравне"нию с известным увеличивает абразивнуюизносостойкость,на 20"253 и контактнуюпроцность сыа 807,. Использование пред"ложенного способа термомеханическойобработки позволяет повысить долго"вечность деталей машин, снйзитьвес деталейсмашин эа счет уменьшенияразмеров.формула изобретенияСпособ непрерывной термомеханичес-кой обработки деталей машин, включающий аустениэацию, закалку, отпуск ипластическую деформацию, осуществля"емую в течение всего процесса обработки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения контактной проч"ности и абразивной износостойкости,осуществляют пластическую деформацию поверхности с изменением усилия деформации прямопропорционально изменению твердости обрабатываемого материала.Источники информации,принятые во внимание .при экспертизе1, Новиков И,И, Теория термической обработки металлов. И;, "Иетал"лургия", 1978, с. 353"358.2. Авторское свидетельство СССРУ 464630, кл. С 21 З 8/00, 1973Рева ктор Закаэ 302 ее аааа еааФил Составитель И. Липгарт.ВНИИПИ Государственного комитета СССРдо делам изобретений и открытий113035 Иосква Ж" 35 Раювская наб, а. 4/6еееааааааее ееаа еаГаааъааааааааааа ааа ааееееайаа еееиал ЙПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 5 коаа