Способ упрочнения деталей из железоуглеродистых сплавов

 

Изобретение относится к области упрочнения деталей, в частности к способу упрочнения деталей из железоуглеродистых сплавов, используемых в машиностроении и при ремонте деталей. Сущность изобретения: упрочнению подвергается тормозной диск, т.е. две его рабочие поверхности. Локальные участки поверхности нагревают, образуя на поверхностях диска полосы, расположенные по спирали, с шириной полосы 3-16 мм и расстоянием между витками спирали 2-10 мм. Способ позволяет повысить эксплуатационную стойкость тормозного диска за счет увеличения износостойкости упрочняемой поверхности. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области упрочнения деталей, в частности к способу упрочнения деталей из железоуглеродистых сплавов, используемых в машиностроении, а также при ремонте машин и подвижного состава.

Известен способ электроконтактной обработки деталей из железоуглеродистых сплавов, согласно которому нагрев поверхности осуществляют пропусканием электрического тока через контактные элементы, прижимаемые к обрабатываемой детали с определенным давлением и перемещаемые с требуемой скоростью, с последующим охлаждением зоны нагрева. При этом между контактными элементами создается давление на поверхности детали (1713943, C 21 D 1/06, 23.02.92).

Недостаток известного способа упрочнения деталей из железоуглеродистых материалов состоит в том, что он не обеспечивает достаточную эксплуатационную стойкость стальных и чугунных деталей, в частности тормозного диска в процессе работы, особенно в тех случаях, где имеет место большое трение при взаимодействии между собой из-за недостаточной износостойкости рабочей поверхности.

Наиболее близким изобретением к заявленному является известный способ упрочнения тормозного диска из железоуглеродистого сплава, включающий формирование на двух рабочих поверхностях диска упрочняющих участков (см. 941751, F 27 D 65/12, 17.07.1982).

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной стойкости тормозного диска за счет увеличения износостойкости упрочняемой поверхности.

Для достижения технического результата в известном способе упрочнения тормозного диска из железоуглеродистого сплава, включающем формирование на двух рабочих поверхностях диска упрочняющих участков, упрочняемые участки формируют путем локального поверхностного нагрева с последующим охлаждением в виде полос, расположенных по спирали, с шириной 3-16 мм и расстоянием между витками спирали 2-10 мм. Полосы наносят в виде сетки.

Выполнение упрочняемых участков в виде полос, расположенных по спирали, позволяет в процессе работы создавать условия, при которых обеспечивается поочередное контактирование трущегося фрикционного материала с упрочненными и неупрочненными участками диска.

При ширине спирали менее 3 мм получается узкая выступающая полоска, которая неблагоприятно воздействует на хрупкий фрикционный материал, при этом возможно появление микротрещин.

При ширине спирали более 16 мм возникают большие внутренние напряжения в упрочняемом материале. При расстоянии между витками менее 2 мм и не более 10 мм обеспечивается возможность получения максимальной износостойкости упрочняемой поверхности, а при размерах, выходящих за указанные пределы, возникают внутренние напряжения. Указанные пределы размеров полос и расстояния между ними позволяют повысить эксплуатационную стойкость тормозного диска в процессе работы.

Способ упрочнения деталей из железоуглеродистых сплавов, в частности тормозного диска, осуществляется следующим образом.

В случае применения электроконтактного нагрева электроды устанавливают на обрабатываемые поверхности тормозного диска с двух сторон с приложением удельного давления и подают напряжение.

В случае использования лазерного или плазменного способа нагрева тепловой поток концентрируют на локальных участках.

В результате нагрева формируются участки в виде полос, расположенные по спирали. В процессе обработки тормозной диск вращается, а электроды или тепловой поток от лазерного или плазменного источника перемещаются от периферии к центру, образуя спираль. Температура нагрева зависит от состава обрабатываемого материала.

Примеры выполнения способа.

Пример 1.

Упрочнению подвергается тормозной диск, выполненный из стали. К двум сторонам диска прижимают электроды, прикладывают к ним давление и подают напряжение. Происходит нагрев обрабатываемой поверхности до температуры 850^oС с целью закалки с последующим охлаждением. Глубина упрочнения составляет 3 мм. В процессе нагрева диск вращается, а электроды перемещаются от периферии к центру. В результате получили спираль шириной 4 мм при расстоянии между витками 6 мм, при этом скорость вращения диска составляет 0,3-4 м/мин. Износостойкость деталей, обработанных описанным способом, повышается в 2-3 раза по сравнению с необработанной деталью.

Пример 2.

Упрочнению подвергается тормозной диск, выполненный из чугуна. К рабочим поверхностям прижимают электроды, прикладывают давление, подают на них напряжение и производят нагрев обрабатываемой поверхности до температуры 900-1300^oС с последующим охлаждением. Получаем полосы белого чугуна. В процессе обработки диск вращается, а электроды перемещаются от периферии к центру. Скорость вращения диска составляет 0,4-6 м/мин. В результате на рабочих поверхностях тормозного диска образуются полосы, расположенные по спирали. Ширина полос составляет 8 мм, расстояние между витками спирали 8 мм. Глубина проплавления составляет 2-4 мм. В процессе нагрева происходит отбеливание чугуна. На рабочих поверхностях образуются чередующиеся участки серого и белого чугунов. Серый чугун, содержащий свободный графит, как менее твердый материал, выполняет при работе диска функцию смазки.

Пример 3.

Упрочнению подвергается тормозной диск из стали или чугуна. Нагрев осуществляется лазерным источником излучения. Лазерный луч направляют на обрабатываемые участки, перемещая его от периферии к центру при вращении тормозного диска. Режимы обработки такие же, как и при электроконтактном нагреве.

Предложенный способ упрочнения тормозных дисков позволяет значительно повысить износостойкость рабочих поверхностей и тем самым увеличить эксплуатационную стойкость тормозного диска в процессе работы.

Данный способ может найти широкое применение при изготовлении и ремонте тормозных дисков, используемых а машинах, подвижном составе, придавая им высокую эксплуатационную стойкость.

Формула изобретения

1. Способ упрочнения тормозного диска из железоуглеродистого сплава, включающий формирование на двух рабочих поверхностях диска упрочненных участков, отличающийся тем, что упрочненные участки формируют путем локального поверхностного нагрева с последующим охлаждением в виде полос, расположенных по спирали, с шириной 3-16 мм и расстоянием между витками спирали 2-10 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полосы наносят в виде сетки.