Способ изготовления лонжеронов рам транспортных машин

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 21 0 1/78 ЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Московский вечерний металлургический институт и Камское обьединегние по производству большегрузныхавтомобилей",(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОНЖЕРО- лОВ РАМ ТРАНСПОРТНЫХ МАВИН, преиму" щественно грузовых автомобилей, вклю. чающий вырубку заготовок из низко- легированной полосовой стали, формовку холодной штамповкой и термическую обработку в фиксированном состоянии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии изготовления при одновременном повышении усталостной прочности и долговечности лонжеронов-, термическую обработку производят путем зонального одновременного индукционного нагрева до температуры закалки полок и прилегающих к ним частей стенки лонжерона е: с последующим охлаждением быстродвижущимся потоком воды,Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению термически упрочненных лонжеронов рам грузовых автомобилей.Известен способ изготовления лон жеронов большегрузных автомобилей из горячекатанного швеллера У 30 из стали 15 ХСНД, которые подвергаются закалке с 950- 1000 С, отпуску при 500 С для повышения эксплуатационной стойкости 1 1Недостатками указанного способа являются необходимость установки на металлургическом или автомобильном заводе специальных нагревательных 5 печей и сложных охладительных устройств для равномерного дифференциро ванного охлаждения профиля, а также увеличение собственного веса автомо билей, связанного с тем, что профиль 20 стандартного швеллера не является оптимальным для лонжерона.Известен способ изготовления лонжеронов иэ горячекатдннОй полосы изсталей 15 ГЮТ и 22 Г 2 ЮТ после ее нормализации с ускоренным охлаждением,заключающийся в формировании холодной штомповкой с последующей сверловкой или пробивкой крепежных отверстий 2,Недостаток указанного способа заключается в том, что применение сталей с повышенной прочностью 6 Т =1250 кгс/мм ) в состоянии поставкивстречают ограничения вследствие35трудности проведения термическойобработки полосы в металлургическомпроизводстве, а также в процессе холодной штамповки и пробивки отверстий40иэ-за чего лонжероны могут изготавливаться из стали только .с пределомтекучести до 50 кгс/мм , что обес 0.печивает предел выносливости не бо 45лее,25 кгс/мм.Известен способ изготовления лонжеронов рам грузовых автомобилей,включающий объемный печной нагревполосы, спрейерное охлаждение, высокий отпуск и формообразование штамповкой при температуре высокогс отпуска31Недостатки данного способа заключаются в необходимости, проведениясложной и длительной термообработкии наличия специальных штампов из 55легированных теплостойких сталейдля горячей штамповки в процессе высокого отпуска,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяспособ изготовления лонжеронов рамгрузовых автомобилей, включающийвырубку заготовок из ниэколегированной полосовой стали, Формовку холодной штамповкой и термическую обработку в фиксированном состоянии 1 1 3 .Недостатки известного способа заключаются в необходимости использования для его осуществления громоздкого и сложного оборудования, а также применения более дорогостоящихлегированных сталей,Цель изобретения - упрощение технологии из 4-отовления при одновременном повышении усталостной прочности и долговечности лонжеронов.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу изготовления лонжеронов рам транспортныхмашин, преимущественно грузовыхавтомобилей, включающему вырубкузаготовок из низколегированной полосовой стали, формовку холодной штамповкой и термическую обработку вфиксированном состоянии, термическуюобработку производят путем зонального одновременного индукционного нагрева до температуры закалки полоки прилегающих к ним частей стенкилонжерона с последующим охлаждениембыстродвижущимся потоком воды.На Фиг.приведена схема осуществления предлагаемого способа; наФиг. 2 - схема распределения рабочихнагрузок по длине лонжерона грузово,го автомобиля, на фиг. 3 - закален"ные полки и часть спинки лонжерона.Подлежащий упрочнению лонжеронукладывается на опорные ролики 2,после чего помещают в зону действияиндуктора 3, В этом положении лонжерон эажимается системой роликов 2 и4, что предохраняет его от деформации. Зажатый роликами лонжерон подвер.гается индукционному нагерву, послечего без освобождения лонжерона отзажима выгголняется его охлаждениепотоком воды, В результате такойтермической обработки в термическиобрабатываемой зоне достигаетсяструктура малоуглеродистого мартенсита. В табл. 1 приведены экспериментальные данные, показывающие свойства стали 5 ГЮТ, применяемой для лонжеронов автомобилей КамЛЗ после3термической обработки предлагаемымспособом. Применение скоростного индукцион. ного нагрева до закалочной температурыза время 1-2 мин) позволяет получить в зоне закалки мелкокрисТ а б л и ц а 1 Свойства Марки стали,состояние акгс/мм бЯкгс/мм б,3.кгс/мм 15 ГЮТ в,состоянии поставки 1,по ТУ 14-1-760-73 Не менее 40 Не менее 50 7 15 ГЮТ в состоянии поставки ( порезультатам испытаний) 42 20 22 110 90 10 В табл, 2 приведены результаты испытаний ударной вязкости стали 15 ГЮТ0,17/, М = 1,4l после индукционной закалки по предлагаемоТаблица 2 оа, кгс м/см, при См Температураотпуска, С Предел текучести,кгс/мм ,Твердость, Предел проч- НКС ности, кгс/мм-60 20 Без отпуска 7,010,5 7,3+1,4 110 6, 1+2,8 39 7, О+1,910,2+2 9 104 300 85 650 80 56 9,1+О 20 П р и м ч а н и е . При испытаниях на каждый режим испытано по 4 образца с радиусом надреза 1 мм образцы Менаже). 15 ГЮТ послеиндукционнойсквозной за-калкипо результатам испытаний) 1025738 4таллическое строение мартенсита;111 - 12 балл зерна аустенита, средняя площадь зерна 30-60 мкм ), в товремя как при нагреве в печи получае.мое зерно аустенита является болеекрупным ( 7 - 8 балл, средняя площадь500 - 1000 мкм ).2. му способу (среднее значениеударной вязкости и его точности при доверительном интервале953) .Т а б л и ц а 3 Предел выносливости Твердость сердцевины, НЙС Глубина закалки пополумартенситу, мм Содержание марганца,1,4В состоянии поставки (без термообработки ) НВ180 20 После индукционной закалки 1,6 40 Сквозная 3,0 1,8 0,6 0,8 Из табл. 2 видно, что при закалке без отпуска имеет место наилучшее сочетание предела текучести и ударной вязкости, при этом даже при температуре -60 0 имеет место высокий уровень ударной вязкости не менее 5,9 кгс и ), что вполне достаточно для хорошей работы лонжеронов. Образцы плоские с размером рабочей части 860 мм испытаны на испытательной машине ИРС в НАМИ. 40Поверхностный слой (слой закалки) со структурой малоуглеродистого мартенсита иеет следующие свойства: предел прочности б 110-130 кгс/ммй предел текучестиб 2.90-100 кгс/мм;удлинение д 10-124; ударную вязкость при 20 СО -- 7,0 + О 5 кгс ма при -60 С а = 7,3 + 1,4 кгс и"ф" довери - ст - тельный интервал 953); предел выносливости К = 35-36 кгс/мм , твердость НКС = 40-42.50Из приведенных данных видно, что имеются значительные воэможности снижения степени легирования стали для лонжеронов. Согласно ТУ 14" 1-760- -73 содержание марганца в стали 15 ГЮТ составляет 1,0- 1,й.Данные табл. 3 показывают, что содержание мартенсита в стали может 8 табл, 3 приведены результаты испытания на усталость опытных сталей, закаленных при сквозном индукционном нагреве, но с разной глубиной закалки ( как следствие разного содержания марганца в стали, С 0,2 Ф, 5 0,3, Ип 0,3-1,61). л. быть снижено до 0,6-0,9, при этом усталостная прочность не только не снизится, но даже возрастет. Кроме того, возможно уменьшение толщины роста веса лонжеронов.Анализ распределения рабочих нагрузок по длине лонжерона грузового автомобиля КамАЗ длиной 6500 мм фиг. 2) показал, что для создания равноправного по длине лонжерона достаточно подвергнуть упрочнению на высокую прочность 1,предел текучести не менее 80 кгс/ммЯ) длину 2500 мм,Таким образом, анализ распределения рабочих напряжений по сечению лонжеронов указывает на возможность упрочнять на упомянутую выше высокую прочность не все поперечное сечение, а лишь его наиболее нагруженные зоны, а именно полки лонжеронов и части стенок (фиг.3 ) с получением в этих зонах структуры малоуглеродистого мартенсита.1025738 Составитель А. Денисоввач Техред К,Тепер ор Г. Реветник Ко едакто е лиань ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,г каз 500/20 . Тираж 56 ВНИИПИ Государств по делан изоб 1130)5, Москва, Жого ко ений иРауш Подпистета СССРткрытийая наб., д,