Способ обработки отливок и конструкций из железоуглеродистых сплавов
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
(50 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУДАРС ПО ДЕЛА ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и термо аботке времени путем и кон- напря- ключаК И КОНЫХ СПЛАА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт проблем литья АН У(56) Авторское свидетельство СССУ 403530, кл, С 21 Э 1/04, 1971,Патент ПНР 0 ф 114486,кл. В 22 0 7/08, 1982.(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТСТРУКЦИИ ИЗ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОВОВ(57) Изобретение относится к литейному производству и машиностроению,в частности касается снижения уровняостаточных натяжений в отливках и конс рукциях путем нагружения их прциклической и вибрационной обрЦель изобретения - уменьшениеобработки, повышение качествастабилизации размеров отливокструкций и снижение остаточныхжений. Сущность изобретения за ется в том, что отливки и конструкции одновременно подвергают термоциклической и вибрационной обработке,причем вибрационное нагружение проводят только при нагреве и во всемдиапазоне частот от самой низкой резонансной частоты со скоростью изменения частот между резонансными частотами 5,2-7,8 Гц/с, а при прохождении резонансных частот - 0,0050,08 Гц/с. Термоциклирование осуществляют в интервале температур. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.Изобретение относится к литейномупроизводству и машиностроенио, в частности к вопросу снижения уровня остаточных напряжений в отливках иконструкциях путем нагружения их прп 5термоциклической и вибрационной обработке.Цель изобретения - уменьшение времени обработки, повышение качествапутем стабилизации размеров отливоки конструкций и снижения остаточныхнапряжений.Сущность изобретения состоит в том,что при нагреве или охлаждении,отливок или конструкций с определеннойскоростью возникают и нарастают соскоростью, пропорциональной скорости изменения температуры, термические напряжения. При приближении кэтим отливкам колебаний с измецяюшеися частотой, особенно при достижениичастоты колебаний величин, соответствующих резонансным частотам опреде. -ленных частей отливок или конструк 25ций, наблюдается возникновение циклических напряжений, которые совместнос термическими слагаются с остаточными. Наличие фазовых превраше ввыбранном температурном интервале термоциклирования и особенности строения ЗОсплавов отливок, заключающиеся, например, в наличии графитовых включений в микроструктуре чугуна, вызывающих при нагреве и охлаждении возникновения упругопластических деформаций 35и напряжений вследствие концентрациинапряжений на концах графитовьгх включений и значительного различия физико.механических свойств графитовых включений и металлической матрицы, также 40оказывают значительное влияние ца величину суммарных напряжений,1Согласно теории термодиффузии углерод в металлической матрице чугуна,как более тугоплавкий компонент, подвоздействием термодиффузионного потенциала стремится в направлении, противоположном тепловому потоку, Поэтомупри увеличении скорости нагрева наблюдается ускорение процесса аустецизации, повышается температура Асснижается Асз и сужается интервалкритических температур. При ускорении нагрева при достижении Лс перлитначинает переходить в аустецит и егозерна прогреваются неполностью, Бферритных зернах приток энергии извнеувеличивает их температуру, они отдают часть своей теплоты зернам аустенита и тем самым ускоряют диффузию углерода к зернам феррита, что облегчает и ускоряет дальнейшее протекание превращения:При малой скорости нагрева чугуна с ферритоперлитной металлической матрицей успевают произойти теплообмен между зернами феррита и перлита иони нагреваются одинаково, так как в этом случае мало сказываются различия теплофизических свойств фаз.В результате того, что при охлаждении отливок наблюдается наличие температурного градиента и благодаряэтому прямая ликвация кремния, то при разработке режимоз термоциклической обработки, ссобенно с использованием дополнитеш:ьного вибронагружения, следует проводить при термоциклировании охлаждение значительно быстрее, чем нагрев.С учетом термодиффузионных процессов основных элементов в металлической матрице при разработке способапринято, что нагрев при термоциклировании проводится в 2,5-3,5 раза медленней, чем охлаждение, и вибропагружение прикладывается только в процессе нагрева, Зто обеспечивает повышение пластических свойств ме - таллической матриць: особенно в зонах концентрации напряжений вокруг графитовых включений. Повышение пластнчцости в зонах концентрации ца:.ряжений связано с уменьшением ликвации элементов и в первую очередькремния в этих зонах.Принятие трех-шестикратного на -греза и охлаждения отливок при тер - моциклировании обусловлено тем, что при двухкратном термоциклированииполучается малая степень снижения уровня напряжений в отливках и недостаточная стабилизация их размеров, а при принятии больше шести термоциклов дальнейшего снижения уровня цапряжений и стабилизации размеров отливок це наблюдается.Зибронагружение проводят в про -цессе нагрева отливок в определенном температурном интервале. На практике температурный интервал термоциклического виб ронагружения может быть в довольно широких пределах, Температурный интервал может бь 1 ть выше Асз в интервале Ас,-Асз, в интерва ле Ас, - температура перехода метал 130 1850ла в упругое состояние, в интервалетемператур ниже перехода металла вупругое состояние.Вибронагружение отливок и конструкций проводят путем изменения частоты от первого резонансного пикадо частоты третьего-пятого резонансного пика, а повышение и уменьшениечастоты вибрации проводят при цикленагрева с уменьшением скорости изменения частоты или остановками прирезонансных пиках, при этом при цикле охлаждения вибраобработку не проводят. Длительность виброабработкиотливок при резонансных пиках зависит от величины максимума резонансного пика. Чем больше величина пика,тем больше выбирается время вибрационнай обработки при резонансной частоте.20Количество подъемов частоты в выбранных переделах частот (между первым и третьим-пятым резонансными пиками) зависит ат длительности процес 25са цикла нагрева отливки. Обычно впроцессе нагрева отливки проводят4-8 циклов подъема и снижения частотв выбранных пределах частот,Если вибронагружение проводят при30термоциклировании при полном или частичном прохождении фазовых превращений в интервале температур Ас-Ас,то при прохождении резонансных пиковвиброабработка может проводиться сизменяющейся частотой со скоростью З 50,005-0,08 Гц/с, а при термоциклировании в интервале температур Ас,температура перехода металла в упругое состояние резонансная виброабрабатка может проводиться с изменяю 40щейся частотой со скоростью 0,0020,04 Гц/с. Увеличение пределов скорости изменения частот при высокихтемпературах связано с увеличением45расплывчатости резонансных пиков, сповышением температуры вибронагружения. Если скорости изменения частотпри прохождении резонансных пиков соответственно меньше О, 005 и О, 002 Гц/с,50то за время нагрева успевают провести меньше 4 циклов вибронагруженийв выбранных пределах частот, а еслискорость соответственно больше 0,08и 0,04 Гц/с, то количество цикловвибранагружений превьппает 8 циклови не дает дальнейшего уменьшения уровня остаточных напряжений и стабилизации размеров отливок. При подъеме и снижении частоты впроцессе термоциклиравания между резонансными пиками проводят со скоростью 5,2-7,8 Гц/с н интервале темпепатур Ас,-Ас или са скоростью 7,5- 10,5 Гц/с в интервале температур Ас- температура перехода металла в упругое состояние, Скааость изменения частат между резонансными пиками зависит ат конструкции и массы отливки, материала, из которого ана изготовлена, температурного интервала вибронагружения, конструктивных особенностей вибровозбудителя и целого ряда других факторов, Исследования показывают, что минимальная скорость изменения частот между резонансными частотами соответственно 5,2 и 7,9 Гц/с является оптимальной для массивных отливок сложной конструкции с большой толщиной стенок, а максимальная скорость соответственно 7,8 и 10,5 Гц(с является оптимальной для тонкостенных отливок малой жесткости. С повышением температуры ниброабрабатки скорость изменения частот уменьшается, так как тратится большая энергия для введения отливок или конструкций н колебательное движение.Чем выше температура отлинки при нибранагружении и чем выше скорость нагрева, тем больше скорость релаксации напряжений, Это объясняется тем, чта с увеличением температуры повышаются пластические свойства металлической основы материала отливок. При увеличении скорости нагрева появляются температурные перепады между отдельными частями отливок, что увеличивает уровень нременных и суммарных напряжений. Суммарные напряжения, складываемые из временных, термических и вибрационных нагружений, усугубляются концентрацией напряжения на концах графитовых включений. причем величина коэффициента концентраций увеличивается с повышением уровня изменяющихся напряжений, например напряжений, вызванных вибронагружением.При нагреве с оптимальной скоростью наблюдается уменьшение концентрации кремния, магния и других эле- ментоВ, ликвирующих в зонах вокруг графитовых включений и уменьшающих пластические свойства этих зон. Повышение пластичности металлической основы в зонах концентрации напряженийприводит к облегчению протекания пластических деформаций, а значит, и релаксации напряжений. Наличие вибронагружения способствует ускорению протекания процессов как термодиф фузионных, так и деформационных. Поэтому вибронагружение с оптимальными параметрами приводит к получению определенной степени деформации в зонах концентрации напряжений, что 10 позволяет уменьшить способность материала к деформации под действием нагрузок, а это позволяет стабилизировать размеры отливок при эксплус. атации.15П р и м е р. Исследование влияния известного и предлагаемого способов уменьшения уровня остаточных напряжений в сложных отливках и конструк циях из желеэоуглсродистых сплавов проводят на отливках корпуса балансира в условиях опытного производства.Отливку (корпус спаренного балансира) изготовляют из серого чугуна марки С 420. Основные габаритные размеры этой отливки следующие: диаметр 1085 мм и высота 4 б 5 мм при преобладающей толщине стенок 15 мм. Черновая масса отливки 123 кг.Результаты проведенных исследова -ний представлены в таблице,(ДОД СОО(б 63 Я оо о 3 В ако жо э ,х ВФМ й ОфОЕ Э Э Х э а о нхоф жжд ж йо хЦ Ж лоВ Цо эЦ О ЭОЭ ОМ 6 л 0о о о й а 1 о Р 0 о жО, О (О С оЭсоий Е ЖэооО( ОохФ Р О 3Ио кЭ л (5 о х ж ж Ф о о О о М охо ОХ СОр оо -ао хЦ1301850 ном сокращении длительности вибронагружения отливок с 0,8 до 0,50,6 ч. Формула изобретения Составитель А. КулеминТехред Л.Сердюкова Корректор И. Эрдейи Редактор С. Пекарь Заказ 1193/27 Тираж 550 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие,г. Ужгород, ул.,Проектная, 4 В таблице режимы 1 и 2 соответствуют известному способу, режим 3 содержит два циклических нагрева-охлаждения и вибронагружение при частотах первого и второго резонансного 5 пика, режим 9 содержит семь циклов нагрева-охлаждения и вибронагружение при частотах от первого до шестого резонансных пиков, причем изменение частот между резонансными пиками про 10 водят со скоростью 10,6 Гц/с, а при прохождении резонансных пиков - со скоростью 0,042 Гц/с, режимы 4-8 соответствуют предлагаемому способу уменьшения уровня остаточных напряжений в сложных отливках и конструкциях по всем параметрам.Из приведенных в таблице данных видно, что по сравнению с известным20 способом предлагаемый способ позволяет снизить уровень максимально остаточных напряжений в исследуемых отливках с 62,5-62,9 до 23,6-25,3 МПа и уменьшить величину деформаций отли- .- 25 вок по диаметру 1085 мм с 0,25-0,28 до 0,06-0,08 мм.Применение предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет значительно уменьшить деформацию отливок и повысить их геометрическую и размерную точность при одновремен 1. Способ обработки отливок и конструкций из железоуглеродистых сплавов, включающий термическую обработку и одновременное вибрационное нагружение при резонансных частотах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения времени обработки, повышения качества путем стабилизации размеров отливок и конструкций и снижения остаточных напряжений, термическую обработку. проводят термоциклированием, вибрационное нагружение осуществляют в процессе нагрева от самой низкой резонансной частоты до 3-5-кратной величины ее с переменной скоростью изменения частоты.2, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что термоциклирование проводят в интервале температур Ас, - Ас , вибрационное нагружение осуществляют со скоростью изменения частоты между резонансными частотами 5,2- 7,8 Гц/с, а при прохождении резонансных частот - 0,005-0,08 Гц/с.
СмотретьЗаявка
3896451, 15.05.1985
ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЛИТЬЯ АН УССР
ГОРЕНКО ВАДИМ ГЕОРГИЕВИЧ, РУСАКОВ ПЕТР ВЛАДИМИРОВИЧ, ШИНСКИЙ ОЛЕГ ИОСИФОВИЧ, ПРОНИН ЮРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: C21D 1/04
Метки: железоуглеродистых, конструкций, отливок, сплавов
Опубликовано: 07.04.1987
Код ссылки
<a href="https://patents.su/7-1301850-sposob-obrabotki-otlivok-i-konstrukcijj-iz-zhelezouglerodistykh-splavov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ обработки отливок и конструкций из железоуглеродистых сплавов</a>
Предыдущий патент: Способ производства низкоуглеродистой стали
Следующий патент: Устройство для закалки мелких деталей продолговатой формы
Случайный патент: 189769