Способ термической обработки стальных изделий

 

Сущность способа: на поверхность цилиндра радиусом 50 мм подают лазерный луч, при этом цилиндр вращается со скоростью п ... , об/мин, где VT - скоI пл la рость охлаждения металла, °С/мин; ТПл и Та - температура плавления и аустенитизации металла, °С. После нагрева осуществляется охлаждение металла.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (! 1) (я)5 С 21 D 1/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

VT и >

"пл Та (21) 4802089/02 (22) 09.01,90 (46) 30.09.92. Бюл. hL 36 (71) Харьковский тракторный завод им. Серго Орджоникидзе (72) Ю.С.Кулаенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1573031, кл. С 21 D 1/09, 1987.

Коваленко B,С, Упрочнение деталей лучом лазера. Киев: Техника, 1981, с. 131.

Изобретение относится к термической обработке стальных изделий лазерным лучом, в частности наружной поверхности цилиндров.

Известны способы упрочнения поверх- . ностей, заключающиеся в том, что энергия лазерного луча направляется на обрабатываемую поверхность. Упрочнение происходит при движении луча по поверхности, Недостаток известных способов заключается в том, что эти способы не могут обеспечить сплошность обработки, т.к. следующий виток ложится на предыдущий, и при этом образуются зоны упрочненные и разупрочненные, Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ обработки внутренней поверхности цилиндров лазерным лучом, отраженным от фокусирующего зеркала, образующим на обрабатываемой поверхности круг.

Недостатком этого способа является то, что неизбежен повторный нагрев части обрабатываемой поверхности, который приводит к снижению твердости и коэффициента сплош ности, (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Сущность способа: на поверхность цилиндра радиусом 50 мм подают лазерный луч, при этом цилиндр вращается со скороут стью n = —, об/мин, гДе Vr — скоТпв Та рость охлаждения металла, С/мин; Тпл и

T> — температура плавления и аустенитизации металла, С. После нагрева осуществляе гся охлаждение металла, Цель изобретения -улучшение качества изделий путем равномерного нагрева всей наружной поверхности цилиндра.

Цель достигается тем, что луч лазера подается на поверхность вращающегося цилиндра, который вращается со скоростью где n — скорость вращения цилиндра (число оборотов в ед. времени);

Ч» — скорость охлаждения при закалке лазером;

Т д, T> — температуры соответственно плавления и аустенитизации стали, Кольцо, образованное движением сфоку- сированного пятна по окружности передвигают вдоль оси цилиндра и производят поверхностную сплошную закалку, Цилиндр вращается с такой скоростью, что луч, пройдя окружность возвращается в исходную точку тогда, когда температура в этой точке еще не опустилась до температуры области аустенитизации. Если скорость изменения температуры при лазерной обработке vT (больше 10 С с ) температура

1765198 а так как

2лй нн -Т -Г, то пл а

К =1 — П з чн

V st

Ксп =1

120 50

= 1-3,14 62800 2 -0,975 „

vs Тпл — Na

2ч (чт

Чт

Составитель В. Русаенко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М, Петрова

Редактор

Заказ 3354 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул,Гагарина, 101 плавления — Тпл, температура аустенитизации — T>, то время изменения от Тпл, до Та за один оборот выразится формулой

Тпл — Nа, а скорость вращения цилинЧт дра (число оборотов в ед. времени)

VT и =

Тпл Та

Обозначим скорость закалки v3, а так как время одного оборота t, то за один оборот кольцо передвинется на расстояние v>t.

Так как ширина кольца 2r, то коэффициент сплошности К«выразится формулой который, как видно из конкретного примера блцзок к единице, в то время как у прототипа коэффициент сплошности не более 0,7.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет утверждать, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки отличающие заявляемое изобре7 тение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия", Конкретный пример выполнения.

Обработке подвергнут стальной цилиндр радиусом 50 мм. Тпл=1300 С, T =800 С, VT=105 С с,,получим, что один оборот цилиндр должен совершить за

11300 — 800

=0,005 с и вращаться со ско10 ростью п=12000 об/мин, что технически осуществимо, Обрабатывая цилиндр радиусом R=50 мм пятном радиуса r2 мм, со скоростью ча=20 мм/с (для сталей) и линейной скоростью движения пятна по окружности

2KR 2 3,14 50 с 0,005 — 62800 Мм с

Предлагаемый способ позволяет повысить коэффициент сплошности нагрева деталей.

Формула изобретения

Способ термической обработки стальных изделий, преимущественно наружной поверхности цилиндров, включающий подачу на обрабатываемую поверхность луча лазера и закалку, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества изделий путем равномерного нагрева всей наружной поверхности цилиндра, цилиндр в процессе обработки вращают со скоростью где п — скорость вращения цилиндра;

vT — скорость охлаждения при закалке

40 лазером °

Тпл, Та — температура соответственно плавления и аустенитизации стали, С,