Способ поверхностной термической обработки стальных изделий
Изобретение относится к термической обработке материалов с помощью высокоэнергетических источников нагрева, в частности к лазерной и электронно-лучевой обработке поверхности, и может быть использовано в машиностроении для улучшения эксплуатационных свойств подшипников качения. Сущность изобретения заключается в том. что проводят одновременно закалку дорожки качения и отпуск сопряженных с ней зон перехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик, для чего ширину пятна нагрева выбирают таким образом , чтобы сопряженные с дорожкой качения зоны перехода профиля дорожки качения копьца подшипника в бортик, попадали в зоны отпуска, сопряженные с закаленным слоем, при этом Hi Н2 Hi + 2h, гдз Hi - ширина закаленного слоя; Н2 - ширина дорожки качения кольца подшипника; h - ширина зоны отпуска.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4802510/02 (22) 15.03.90 (46) 23.10.92. Бюл. N - 39 (71) Научно-производственное объединение подшипниковой промышленности (72) В.Н.Нарышкин, К.Д.Семкин, B,Ï.ÑìèðHoB и А.А.Сидоров (56) Заявка Японии N 54-519115, кл. 10 G 4, 1979.
Авторское свидетельство СССР
М 1422667, кл. С 21 О 1/09, 1987. (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕРМИЧ Е СКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛ Ь Н БIX ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к термической обработке материалов с помощью высокоэнергетических источников нагрева, в частИзобретение относится к термической обработке материалов с помощью высокоэнергетических источников нагрева, в частности к лазерной и электронно-лучевой обработке поверхности, и может быть использовано для улучшения эксплуатационных свойств подшипников качения.
Известен способ упрочнения отдельных участков наружной поверхности деталей, заключающийся в том, что производят начальный нагрев упрочняемой поверхности СО2 лазером с последующим быстрым охлаждением.
Наиболее близким по технической сущности является способ поверхностей термической обработки стальных изделий, позволяющий повысить срок службы изделий, преимущественно подшипников буровой техники, путем увеличения глубины. Ж 1770388 А1 ности к лазерной и электронно-лучевой обработке поверхности, и может быть использовано в машиностроении для улучшения эксплуатационных свойств подшипников качения. Сущность изобретения заключается в том, что проводят одновременно закалку дорожки качения и отпуск сопряженных с ней зон перехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик, для чего ширину пятна нагрева выбирают таким образом, чтобы сопряженные с дорожкой качения зоны перехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик, попадали в зоны отпуска, сопряженные с закаленным слоем, при этом Н < Hz < H> + 2h, где Hi — ширина закаленного слоя; Нг— ширина дорожки качения кольца подшипника; h — ширина зоны отпуска. закалeííoão слоя за счет перемещения пятна íà-рева по поверхности под углом 20 — 45 между осью симметрии пятна нагрева и направлением движения (прототип). Недостатком при обработке дорожки качения кольца подшипника по данному способу является получение закаленного слоя по всей ширине дорожки качения. включая места перехода профиля дорожки качения в бортик, являющиеся зонами концентрации напряжений, что отрицательно влияет на эксплуатационные свойства подшипников качения, вследствие разрушения и краевых
cêîëîâ указанных зон. ведущих, как правило, к катастрофическому износу или заклиниванию подшипника.
Цель изобретения — улучшение качества подшипников, поверхность дорожек качения колец которых подвергается лучевой
1770388
Указанный положительный эффект можно достичь, используя способ поверхностной термической обработки, в дополнение к которому следует провести два цикла локального отпуска зон перехода профиля доро>кки качения кольца подшипника в бортик, что значительно увеличивает длительРедактор
Техред M Ìîðãåíòàë Корректор А.Мотыль
Заказ 3714 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 закалке, путем снижения действия концентраторов напряжения в их кольцах, Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем обработку высокоэнергетическим источникам нагрева, проводят закалку с шириной закаленного слоя Н1 менее ширины д<>рожки качения Нг, при этом одновременно с закалкой осуществляют отпуск зон перехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик, причем отпуск проводят на ширине зоны h„ удовлетворяющей условию
2h+ Н1 > Нг, где H> — ширина закаленного слоя;
Нг — ширина дорожки качения кольца подшипника;
h — ширина зоны отпуска, Обработка дорожки качения кольца подшипника по предлагаемому способу позволяет эффективнее использовать особенности лучевой поверхностной термообработки, в частности, получение слоистой. структуры в зоне обработки, Предлагаемое техническое решение позволяет за один цикл лучевой обработки получить на поверхности дорожки качения закаленный слой, твердость которого превышает твердость которого превышает твердость исходного материала кольца подшипника, а сопряженные с дорожкой 1<ачения зоны перехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик, являющиеся зонами концентрации напря>кений, подвергнув отпуску тем самым снизить их твердость относительно исходной твердости кольца подшипника, и. соответственно, в зонах расположения концентраторов напряжений увеличить пластичность и вязкость материала, что снижает вероятность разрушения материала и образования краевых сколов в этих зонах. При этом механические свойства сердцевины кольца подшипника (основной массы материала) остаются без изменения. ность технологического процесса лучевой обработки.
Для осуществления лучевой поверхностной термообработки кольца подшипника
5 по предлагаемому способу, обработку дорожки качения шириной Нг ведут пятном нагрева, обеспечивающим получение закаленного слоя шириной Н1, расположенного симметрично на дорожке качения, причем
10 Нг > Н1, и отпускных зон, расположенных по краям закаленного слоя шириной, причем
H1+2h > Нг .
Эксперименты по поверхностной термообработке проводились на лазерной ус15 тановке Spectra Physics мод, 973.
Обработке подвергались основные несущие кольца подшипника 128721К из стали
55СМ5ФА, исходная твердость 47-48 Н ЯСэ, С помощью луча высокоэнергетическо20 го источника на поверхности дорожки качения кольца подшипника ширинои Нг = 10 мм, формировали пятно нагрева, обеспечивающее получение закаленного слоя шириной Н1 = 9,8 мм и отпускных эон шириной h=
25 = 0,25 мм, линейная скорость перемещения пятна нагрева по поверхности при этом составляет v = 10 мм!с, мощность луча P = 2,5 кВт. 8 качестве поглощающего покрытия использовали фосфат марганца. При этом по30 сле лучевой обработки твердость закаленного слоя составила 65 — 66 НКСЭ. твердость отпускных зон 40 — 42 HRC>.
Формула изобретения
Способ поверхностной термической об35 работки стальных изделий, преимущественно колец подшипников, включающий закалку поверхности дорожки качения кольца подшипника с заданной шириной закаленного слоя и нагрев зон перехода
40 профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик с помощью луча лазера, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества подшипников путем снижения действия концентраторов напряжений в их
45 кольцах, закалку проводят с шириной закаленного слоя Н1 менее ширины дорожки качения Нг, при этом одновременно с закалкой осуществляют отпуск зон перехода профиля дорожки качения кольца подшипника
50 в бортик, причем отпуск проводят на ширине зоны h, удовлетворяющей условию 2h
Н» Нг.
