Способ упрочнения стальных изделий

 

Способ упрочнения стальных изделий. Изобретение относится к металлургии, конкрётнр к поверхностной закалке при изготовлении станков и транспортной техники. Цель изобретения -увеличение ресурса работы изделий. Способ включает нагрев до температуры закалки ТВЧ в Многоимпульсном режиме: длительность импульса и паузы 0,03-0,(В и 0,02,-OJ с, удельная мощность в импульсе 10-50 кВт/см^, охлаждение водой. Способ позволяет получить глубину закаленного слоя 1-2 мм и повысить ресурс работы машин и механизмов (пары валвтулка, шестерни и др.) в 1,5 раза. 1 табл.в^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 21 0 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ыь ьО ьи ие не ьм

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834905/02 (22) 05.04.90 (46) 30.01.92. Бюл. 5Ф 4 (71) Институт теплофизики СО АН СССР (72) В.B. Марусин и В.П. Костылев (53) 621.785.79 (088,8) (56) Турлыгин АЛ. Индукционный нагрев и прочностные свойства стали. Сб,. Трудов

ЦНИИТМАШ. М.: Машиностроение, 1953, с.

30-40.

Щукин В.Г.. Зиновьева В П. и Марусин

В.В. Получение толстых закаленных слоев.

Иэв.-l СО АН СССР, сер. техн.. в.2, 1989, с.

102-106. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ

ИЭДЕЛИЙ

Изобретение относится к металлургии, в частности к поверхностной закалке стальйых изделий, и может быть использовано при изготовлении .станков и транспортной техники.

Известен способ упрочнения стальных изделий поверхностной закалкой путем их нагрева высокочастотными импульсами с

: временами импульсов т менее О,1 с и по. следующей автозакалки при обливе детали водой. Упрочнение поверхностного слоя стального изделия в этом методе осуществляется вследствие мартенситообразоввния и диспергирования зерна.в слое.

Однако известный епособ не позволяет получать глубину упрочненного слоя более

0,5 мм .вследствие. того, что при рабочей частоте 27 МГц глубина проникновения по.ля в деталь, определяющая глубину прогре„„SU ÄÄ 1708872А1 ь (57) Способ упрочнения стальных изделий. Изобретение относится к металлургии, конкретно к поверхностной закалке при изготовлении станков и транспортной техники. Цель изобретения -увеличение ресурса работы иэделий. Способ включает нагрев до. температуры закалки ТВЧ в многоимпульсном режиме: длительность импульса и паузы 0,03-0.05 и 0,02,—.0,1 с, удельная мощность в импульсе 10-50 кВт/см, охлаждение водой. Способ позволяет получить глубину закаленного слоя 1-2 мм и повысить ресурс работы машин и механизмов(пары вал- втулка, шестерни и др.) в 1,5 раза. 1 табл. ва поверхности, мала. Для повышения глубины упрочненного слоя необходимо ис- 4 пользовать более низкие частоты, что ведет О к росту глубины проникновения ВЧ-поля в QO деталь (толщина скин-слоя д-,. coâ ),глуби- CO ны прогрева и вследствие этого к росту глу- 3 бины закалки. ЬЭ

Наиболее близким к изобретению является способ упрочнения стаяьных иадеяия поверхностной закалкой путем нагрева поверхности иэделия высбкочастотным полем. низкой частоты 440 кГц с длительностью импульсов менее 0,1 с и глубиной прогрева до 1 мм и последующей автоэакалки нагретого слоя при обливе детали водой. Глубина упрочненного слоя, в котором также имеет место мартенситообразование и диспергирование зерна, имеет порядок 1 мм. Более

1708872 высокая глубина упрочнения по сравнению с аналогом связана с применением более низкой рабочей частоты.

Однако способ-прототип не позволяет получать глубину упрочненного слоя более, 1 мм при сохранении его высоких прочностных свойств. Причина заключается в том, что вследствие экспоненциального спада

ВЧ-поля и энерговыделения в слое (от поверхности вглубь металла) верхние слои металла нагреваются с максимальной скоростью. При нагреве они становятся все более "магнитопрозрачными" для поля (при достижении точки Кюри магнитная проницаемость,и 1, точка Кюри для сталей

О1040 К), поле проникает на большую глу- бину, чем в начальной стадии процесса нагрева, однако поле не успевает проникнуть на глубину, достаточную для получения упрочненного слоя толщиной 1-2 мм, из-за того. что верхние слои, прилегающие к поверхности перегреваются и происходит их вскипание.

Цель изобретения — увеличение ресурса работы стальных изделий путем повышения толщины упрочненного слоя.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример. Обработке подвергают изделия из ст.45. Нагрев поверхности до температуры закалки не менее.900 — 1000 C ведут импульсами высокочастотного поля частотой 440 кГц, используя генератор

ВЧГ6-60/0,44, переоборудованный в импульсный режим работы. Устанавливают плбщадь однократной обработки 0,5 — 1,5 см, применяют медные водоохлаждаемые индукторы с ферритовыми концентраторами энергии. Нагрев ведут в многоимпульсном режиме, при этом количество импульсов rio меньшей мере три, длительность импульсов составляет 0,03 — 0,05 с, длительность паузы между импульсами составляет г . - 0,02-0,1 с, удельная мощность в импульсе 10 — 50 кВт/см . После на2 грева осуществляют охлаждение водой. Глубина упрочненного.слоя лежит в интервале

1- 2 мм.

5 Для сравнения проводим закалку изделий по способу-прототипу (нагрев иэделия

ТВЧ до 900 С, длительность импульса 0.030,08 с, охлаждение водой, глубина закаленного слоя 0,4-0,85 мм).

10 . Данные после обработки по предлагаемому и известному способам приведены в . таблице.

Повышение глубины упрочнения при многоимпульсной ВИЗ получено на ряде

15 среднеуглеродистых сталей (ст.65, 40х, У8 и др.).

Таким образом, использовние предлагаемого способа упрочнения стальных иэделий позволяет получить упрочняющий слой

20 в 1,5-2 раза большей глубины, чем по известному способу, что позволяет повысить ресурс работы машин и механизмов. в том числе, когда износ в 1-2 мм допустим (пары вэл-втулка, направляющие, шестерни, тру25. бы перекачки и др;). Так, ресурс работы деталей экскаватора ЭКГ-8И, упрочненных методом многоимпульсной ВИЗ, более чем в 1,5 раза выше по сравнению с ресурсом работы его деталей, упрочненных по стан30 дартным способам.

Формула изобретения

Способ уйрочнения стальных изделий, включающий нагрев поверхности изделия

35 высокочастотным полем импульсного типа и последующуюзакалку, отл и ча ю щи и с я тем, что, с целью повышения ресурса работы изделий путем увеличения толщины упрочненного слоя, обработку изделия ведут в

40 многоимпульсном режиме, при этом количество импульсов по меньшей мере три, длительность одного импульса и паузы составляет 0,03-0,05 и 0,02-0,1 с, удельная мощность в импульсе 10-50 кВт/см, 45

1708872

Число им- Повышение пульсов ресурса, ф, Твердость

HRC, болев

Глубина, упрочненого слоя, мм

Длительность паузы, с

Длительность импульса. с

Удельная

МОЩНОСТЬ импульса, кВт/см особ

П е агаемый сп

10

Известный

0

30

0.03

0.05

0,08

0,4

0,6

0.85

Составитель В:Русаненко

Редактор М. Келемеш Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец

Заказ 4И Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

0,03

0,03

0,03

0,05, 0.05

0;05

0,05

0,06

0,06

0,03

0,05

0,05

0,03

0,05

0,03

0,01

0,02

0,03

0,015

0,05

0.07

0,15

0,03

0.12

0,03

0,1

0.1

0,02

0,02

0,1

0,5

2,0

1,5

0;6

1,3

1,6

1,0

0,7

0,9

1,2

1;05

1,5

2,0

1,1

60 . 60

60.

3

4

4

5

5

3

3

5D

50, 50

SQ 50