Способ обработки изделий

ОГ ИСАНИЕ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61) Дополнительное к авт. ид-в 22) Заявлено 22.04.81 (21) 3285708/22-0па делам нэвбретенн н вткрмтнй Опубликовано 23.10,82,юллетень39 ата опубликования описания 28.10.82 ВД ;,3 ",;,"-:о,,Люба ш Научно-производственное объединениеи автоматизации производства маШин дл 71) Заявитель 4) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИ Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для бездефорыационной химико-технической обработки металлов и сплавов.Известен способ предварительной обработки деталей из железоуглеродистых сплавов, включающий пластическую дефорыацию участками при комнатной температуре и скоростной нагрев под закалку. Снижение коробления деталей после фазовых превращений в известном способе достигается за счет создания в его поверхностном слое ориентированного деформированного подслоя с интервалами для релаксации внутренних напряжений 1-го и 11-го рода 1.К недостаткам известного способа следует отнести низкую эффективность его воздействия на уровень коробления при длительных процессах химико-термической обработки,и сложность нанесения равноценных пластически деформированных участков на,детали сложно-переменного профиля,Известен также способ обработки деталей, включающий холодную пластическую деформацию, нагрев, химико-термическую обработку, подстуживание до температуры закалки и закалку с наложением дополнительной упругой дефорыации на предварительно упрочненные пластической деформацией участки 2,Обеспечивая снижение степени коробления детали при длительных процессах хи 5 мико-термической обработки, способ, тем неменее, ограничен для применения на тонколистовых деталях сложного профиля и имеет ряд недостатков - необходимость применения достаточно мощных силовых агрегатов для осуществления пластической и упругой деформации, выполнение отдельныхагрегатов из сплавов, способных длительноевремя работать в области высоких температур и углеродного (азотного) потенциала,сложность автоматики, обеспечивающей сов 15 падение воздействия упругой деформации спредварительной пластической деформацией, сложность выполнения и сохранение геометрически правильных, пластически деформированных участков на тонколистовых20деталях при наличии последующего формирования и гибки для придания деталям определенного профиля с последующей химико-термической обработкой.Наиболее близким к предлагаемому потехнической сути и достигаемому результа3ту является способ обработки деталей, включающий химико-термическую обработку, закалку и отпуск 13,Недостатком известного способа является коробление изделий.Цель изобретения - уменьшение коробления изделий.Для достижения поставленной цели согласно способу обработки изделий, включающему химико-термическую обработку, закалку и отпуск, перед химико-термической обработкой на поверхность изделий наносят защитное покрытие участками в виде полос,при этом ширина защищенных участков напорядок ниже незащищенных.Нанесение защитных покрытий в видеполос бесконечной длины, выходящих к торцу деталей или замыкающихся на нем, обеспечивает при химико-термической обработкеразнотолщинность (интервальность) диффузионного слоя, испытывающего значительное напряжение после закалки (сохраняющиеся и в случае закалки тонколистовых деталей сложного профиля в закалочных и правильных штампах - в этом случае напряжения проявятся и способствуют высокой степени коробления при отпуске). При наличииразнотолщинности и интервальности глубины диффузионного слоя, напряжения сжатия, распространяющиеся в нем, релаксируют в указанных интервалах, тем самым резко снижая степень коробления. При достаточно малой ширине защищенных участков поотношению к незащищенным их влиянием наизносостойкость и надежность работы упрочненной поверхности практически можнопренебречь, что находит подтверждение и ваналитических расчетах. Кроме того, защищенные участки (интервалы) при необходимости могут быть упрочнены при повторной химико-термической обработке путемсмещения их на ранее упрочненные участки.Пример. Проводят упрочняюшую обработку лопастей вентилятора ВЦМ из стали 3 ГОСТ 1050-74, размеры лопастей 548 ХХ 178 Х 5 мм. На детали при помощи трафарета наносят, участки антицементационной пасты АЗЛК (ТУ 6-09-3849-75) в видебесконечных полос шириной 3 - 5 мм, пересекающих плоскость лопасти 548 Х 178 мми замыкающихся на торце лопасти (толщина 5 мм), расстояние между полосами20 - 100 мм. Для сравнительных испытанийна часть деталей по эквивалентному рисунку трафарета с помощью специального приспособления наносят защитное покрытие,выполненное меднением. Защитные участкивыполняют как на одной, так и на обеих сторонах деталей.Обработанные детали подвергают цементации при 930 - 15 С в течение 8 ч (глубина слоя 0,8 - 1,2 выбрана конструктивно)с последующим подстуживанием до 840++10 С и закалке на воду (с последующимотпуском при 200 С) или изотермической 4закалке в селитровой ванне при температуре расплава 180 С, Часть деталей из партии подвергают нитроцементации при 850 + 10 С в течение 10 ч (глубина 0,8 - 1,3 мм) с последующим подстуживанием до 8201-10 С и закалке на воду (с последующим отпуском при 200 С) или изотермической закалке в селитровой ванне (с введением в расплав воды) при температуре расплава 180 С. В процессе испытаний изменяют как ширину защищенных участков, так и ширину незащищенных.После упрочнения все детали подвергают контролю на величину линейных размеров, степень коробления и испытаниям на износ в специальном стенде в условиях, максимально приближенных к эксплуатационном. Часть деталей подвергают металлографическому анализу, при котором определяют глубину диффузонного слоя в защищенных и незащищенных участках, структуру слоя и сердцевину, твердость. За предельный 20 фактор разрушения принимают условно износ рабочей плоскости (уменьшение толщины) лопасти в рабочей зоне на величину 1,5+.й 0,1 мм. Для сравнения одновременно с термоупрочненными лопастями испытывают стандартные лопасти вентилятора без упрочняюшей обработки.Габаритные размеры испытываемых деталей:Длина, мм 548.Ширина, мм 178.З 0 Толщина, мм 5 (лист 5 мм)Максимальный радиус гиба, мм 60.Минимальный радиус гиба, мм 8.Допуск на отклонение линейных размеров, мм 1,5.Допуск на коробление после упрочняющей обработки, мм 1,5.Твердость в исходном состоянии, НВ 160190.Стойкость стандартных лопастей без термоупрочнения, ч 2500 - 2800.40Данные испытаний сведены в таблицу.Как видно из таблицы, наиболее предпочтительным является вариант с нанесением защитных покрытий (ширина защищенных участков 4 - 5 мм, ширина незащищенных 40 - 60 мм) на обе стороны детали с после дующей нитроцементацией, однако приемлемс точки зрения степени коробления и вариант 3, включающий поверхностную обработку участками защитных покрытий на одну (рабочую) поверхность детали с использованием в виде химико-термической обработки нитроцементации. Для использования в предлагаемом способе в виде химико-термической обработки цементации допуск на короб- ление должен быть расширен до 2,0 мм. При наличии соответствующей марки стали (например, 38 ХМЮА) предложенный способ может быть использован при азотировании тонколистовых деталей сложного профиля, при этом допуск на коробление может бытьумень5шен до 1,0 - 1,2 мм в связи с низкой температурой азотирования (560 С).Повторная химико-термическая обработка с целью насыщения интервальных (защищенных при первичной обработке) участков не приводит к заметному увеличению износостойкости, но повышает при этом степень коробления на 15 - 25 О/о в результате повторного нагрева, При этом варианте химико-термическую обработку проводят в два этапа с насыщением на каждом этапе на глубину 0,5 - 0,6 мм. 6Использование предлагаемого способа обработки тонколистовых габаритных деталей сложного профиля обеспечивает по сравнению с известными низкую степень коробления и деформации тонколистовых деталей сложного профиля (подвергаемых гибке) при химико-термической обработке; отпадает необходимость применения мощных и энергоемких агрегатов для упругой и пластической деформации; возможность на подвергаемых гибке тонколистовых деталях повышения износостойкости и долговечности.СО (ЧО О м сч гч м то сч,ч сч а л 53 сомс 1л- оо сч мСЧГ 4 СЧ 11 1 1 1-Т ТЛ 3 м СЧ (Ч СЧ(4 СО Ю ,О сЧ ммсч м (4 (Ч СЧ сч м сч сч 1 1 1 л ло сч о ойо (ч сч - сч- л Г 4 Г 4 Сч1 СЧ О 3 ю л сч мо (ч СЧ Ч 1 1 л сч о- (4 (Ч ммлСЧ 4сч сч сч1 1Л(О счОФаЧ Гч оаСОО ,О,О -Т 0 1 1 1 1 ЧЭо (4 О ааа а с о ЧЭ ЧЭ 1 а ла1 с ооо 1 1 1 1 3 1 1 фСОСО 13 ооо 1 1 3 15Э 4 С о 5 1 Ф2 1 43с111111111 К11 У1о91л1сП)11 11311113 Е1с Э111и) а П)1а о 1 1 ф СО СО СО Э3 ааааа1 1 1 1 ПЭ СО о о ЭЭ Ц ) СО СО оооо СО СО (О ЮО О1 1 3 оо О оо г) (ч(ч Е Ю Ю 1 1 1 1 1ООЮ и асэт сч- оо Оо оо ао сч сч Х сч Ю Ю Ю Ю СЧ Сч 1 1 о оо о мм 5) СО о о о (ч сч сч ЭЭ ЭЭ ЭЭ П) х О е У Х 1 а е 1- о Х о о о ммм СО сО со о о Т -Т со ЭЭ ооо а ла СО СО СО о о о о о 1 1 1 1 оаф 11 1 т + 11 11 1 1 о 1 .т 11 1 11 1 а3 1 1 1 1 51а 1 е 11 1 1 1 1 3 1 1 1 1 3 11 1 1 1 1 1 1 1 11 1 Фе аС Э,ц1- П1 Е П3 1 О о о о алп. (О ф ф оса Г М М йт)й оооо л л и) а О (О СО (О оо -т Г О О э эх +тт Цци ттт:ОООО циц х 1х оо1 П)1 О.1 ОО1 1 2 1 - о о х а1 Е 1 ФО с1 оо о оооооХ1 е т 5 Ф Ф 2 о о Е 3 П Е сст Х Ф 2 а1 1- ц с о Ф Е П и) а о ц Ф а ос1Е О 1а Фо хоое52 ОсЦ 1Фа 5с ихСОФсо х 1 1 1" Ф о а Ф О Э о 1П)ф о2а ухе фа ае ес с ОО Оо хФ:Са аП)о Фсс51 5ХУ ф о оо с аа ц оО 5Х О О а х с а о о С. 1 ы 2 1Х 9 Х х о И Ф е у а л е 5 2 1 ц Х Ф П 3 с о о со, о ецС3 аО Хк эС г)ФФос1 Еа, а11111111111111111111113111 1Г 4 С (Ч:Ч Г1111Ч) С(Ч Л О1ь -О м г и).т сч сч м сч сч сч ЛМОМОЛ(ч мсч м СЧ С 4:Ч СЧ СЧ СЧ 11 1сч ю (ч г" сч м ой-о о ч (ч ч (ч счЭЭ СО СО СО СО СО ОООООО 1- Ооо ОООаоо аоосч(41 мм ааааа Э -т -т -т ч сч сч М ГО Ю ГО СО СО ОООООО л л л м м м ф СО СО СО ф ф968083 Формула изобретения Составитель Р. Клыкова Техред И. Верес Корректор А, Гриценко Тираж 587 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор Н. РогуличЗа каз 7261/40 Способ обработки изделий, включающий химико-термическую обработку, закалку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коробления изделий, перед химико-термической обработкой на поверхность изделий наносят защитное покрытие в виде полос шириной на порядок ниже ширины участков, подвергаемых химико-термической обработке. ю Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР670621, кл. С 21 Р 1/78, 1979.5 2. Авторское свидетельство СССР по заявке2616081/22-02, кл, С 21 Р 1/78,1978.3. Минкевич А. М. Химико-термическаяобработка металлов и сплавов, М., Машиностроение, 1965, с. 74 - 83,