Способ изготовления длинномерных полых валов переменного сечения

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству полых валов переменного сечения с малым соотношением толщины углублений к их длине. Задачей изобретения являлось изготовление длинномерных разнотолщинных полых валов с высокой степенью соосности при наличии малого соотношения толщины стенки шеек к ее длине (менее 0,015). Технический результат - повышение степени соосности полых валов с малым соотношением толщины стенки шеек и ее длине за счет предотвращения деформации стенок в процессе термообработки и механической обработки. После закалки в масло при температуре 800±80^oC полый вал с соотношением толщины стенки шейки к ее длине, равной, например, 0,0017, механически обрабатывают с припуском на шейке, равной 0,4-0,5 толщины стенки. Далее нагревают со скоростью 10-15^oC/мин до температуры отпуска в печи в вертикальном положении. По достижении 300±50^oC выдерживают 6 часов, охлаждают на воздухе и снимают припуск в три прохода.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к производству валов переменного сечения с малым соотношением толщины углублений к их длине.

Известен способ изготовления длинномерных изделий при отношении длины к диаметру, равном 5 и более, заключающийся в том, что вначале заготовку подвергают термической обработке, затем обтачивают и шлифуют с последующими операциями закалки при температуре 800^oC и отпуске при 170^oC в течение двух часов (см. авт. свид. СССР N 1225863, кл. С 21 D 9/38, 1984).

При изготовлении известным способом изделий с переменным сечением резко снижается выход годного, ввиду наличия значительной деформации в их разнотолщинных частях.

Известен способ производства разнотолщинных и длинномерных изделий, например, штанг переменного сечения с отношением длины к диаметру, равным 100. Способ заключается в том, что заготовку подвергают режуще-деформирующей обработке, высаживают утолщения с получением заготовки переменного сечения, а затем проводят закалку и отпуск. Минимальное искажение составляет 1 мм на 1 м длины (см. авт. свид. СССР N 1696516, кл. С 21 D 9/00, 1989).

Применение данного способа не позволяет обеспечить соосность разнотолщинных изделий, например, полых валов с малым соотношением толщины стенки шеек и ее длине.

Задачей изобретения являлось изготовление длинномерных разнотолщинных полых валов с высокой степенью соосности при наличии малого соотношения толщины стенки шеек к ее длине (менее 0,015). Задача решена за счет того, что механическую обработку стенок шеек валов осуществляют с припуском, в процессе отпуска проводят нагрев со скоростью, обеспечивающей разницу в температуре по длине вала не более 10^oC. а после завершения последнего припуск удаляют. Механическую обработку проводят после закалки с припуском 0,4-0,5 толщины стенки шеек вала. При отпуске нагрев осуществляют со скоростью 10-15^oC/мин, а припуск удаляют не менее, чем в 2 прохода.

Технический результат предложенного способа повышение степени соосности длинномерных разнотолщинных полых валов с малым соотношением толщины стенки шеек к ее длине за счет предотвращения деформации стенок в процессе термообработки.

Способ осуществляют следующим образом.

Вал конструктивно выполнен в виде полого цилиндра с утолщением на концах. Соотношение толщины стенки шейки вала составляет не более 0,015. При соотношении более 0,015 данный способ использовать нецелесообразно в виду низкой его технологичности. После закалки в масло вал подвергают окончательной механической обработке, причем на его шейке оставляют припуск, равный 0,4-0,5 толщины стенки, величина которого определена экспериментальным путем. Далее вал подвергают отпуску при температуре 300±50^oC. Нагрев до этой температуры осуществляют в печи в вертикальном положении со скоростью 10-15^oC/мин, обеспечивающей разницу в температуре по всему сечению вала не более 10^oC. Скорость нагрева, превышающая указанную, приводит к повышению градиента температур, а значит и к деформации шейки вала. Далее вал охлаждают на воздухе. После полного охлаждения по шейкам вала снимают припуск в несколько проходов в зависимости от толщины стенки. Многократность проходов снижает вероятность деформации шейки вала.

Ниже приведен пример осуществления предложенного способа.

Был изготовлен полый вал общей длиной 1400 мм. В местах утолщения диаметр вала составлял 130 мм, а толщина стенки 6 мм. Диаметр шейки составлял 122 мм, длина 1150 мм, толщина стенки 2 мм. Вал изготовлен из стали марки 30ХГСА. Соотношение толщины стенки шейки к ее длине составляло 0,0017. После закалки с температуры 800±10^oC в масло вал окончательно механически (на режущем станке) обрабатывался с припуском на шейке. Припуск на ней 0,8-0,9 мм, что составляло 0,4-0,45 толщины ее стенки. Далее вал помещали в вертикальном положении в печь и подвергали отпуску при температуре 300±50^oC; Скорость нагрева 10-15^oC/мин, обеспечивающая разницу по температуре по всему сечению вала 7-10^oC. Температуру измеряли термопарами, установленными на утолщенной части вала и его шейке. Выдержка при температуре отпуска 6±0,5 часа, охлаждение на воздухе до комнатной температуры. Далее шейку вала подвергали механической обработке с целью снятия припуска. Последний снимают за три прохода. В процессе обработки деформации шейки вала не наблюдалось.

Описанная выше технология изготовления вала позволила обеспечить соосность разнотолщинность частей вала в пределах 0,1 мм на 1 м за счет устранения деформации при термообработке и его механической обработке.

Формула изобретения

Способ изготовлении длинномерных полых валов переменного сечения, включающий получение вала с выступами и шейкой, закалку, отпуск и механическую обработку, отличающийся тем, что получают вал с толщиной стенки шейки не более 0,015 ее длины, после закалки проводят механическую обработку выступов вала до заданной толщины, а шейки с припуском, затем осуществляют отпуск со скоростью нагрева, обеспечивающей разницу в температуре по длине вала не более 10°С, и подвергают дополнительной механической обработке шейку вала до заданного размера.