Устройство для термообработки тонкостенных осесимметричных изделий

Авторы патента:

Митин Анатолий Семенович (RU)

Митин Андрей Анатольевич (RU)

C21D9/40 - колец; бандажей подшипников

C21D9/06 - с предотвращением коробления при термообработке

Владельцы патента RU 2570261:

Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при окончательной термообработке тонкостенных осесимметричных изделий, преимущественно из мартенситно-стареющих сталей. Устройство для правки тонкостенных осесимметричных изделий из высокопрочных, преимущественно мартенситно-стареющих, сталей в процессе их термообработки выполнено в виде сборки полой оправки и разжимной оправки, изготовленной из стали с коэффициентом термического расширения, близким коэффициенту термического расширения материала термообрабатываемого изделия. Разжимная оправка выполнена из соосно собранных друг с другом посредством трубных отростков нижнего и верхнего корпусов с осесимметричными коническими участками, обращенными внутрь разжимной оправки. На конические поверхности нижнего и верхнего корпусов установлены ответными коническими поверхностями сегменты, подпружиненные к оси оправки пружинами, расположенными в кольцевых канавках сегментов. Нижний и верхний корпуса оправки выполнены с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством клина, перемещающегося в плоскости нормальной оси оправки и взаимодействующего с торцем трубного отростка верхнего или нижнего корпуса и пазом в трубном отростке нижнего или верхнего корпуса. Технический результат заключается в стабильном получении заданной точности тонкостенных осесимметричных изделий. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Известен способ правки в нагревательном устройстве тонкостенных осесимметричных изделий посредством полой оправки, установленной внутрь тонкостенного осесимметричного изделия и изготовленной из материала, имеющего коэффициент термического расширения больший, чем коэффициент термического расширения материала изделия. Способ обеспечивает получение внутренних диаметров заданной точности (см. SU 245885, 21D 9/40, 11.06.1969 г., кол. 1, строки 1-30). Устройство принято за прототип.

Недостатки прототипа:

1. Применение оправки ограничено использованием при термообработке изделий простой конфигурации внутренних поверхностей, типа пустотелых изделий, открытых с обеих сторон или пустотелых изделий с дном, у которых внутренняя поверхность имеет прямолинейную образующую, или пустотелых изделий с дном, у которых внутренняя поверхность имеет прямолинейную или криволинейную (ступенчатую) образующую с диаметрами, увеличивающимися к открытому торцу.

2. Оправка не приемлема для термообработки изделий, у которых внутренняя поверхность имеет криволинейную (ступенчатую) образующую, а диаметр у открытого торца меньше, чем в средней части, т.е. изделий с внутренней выточкой.

Предлагаемым изобретением решается задача: создание устройства для термоправки тонкостенных осесимметричных изделий, в том числе с дном, преимущественно из мартенситно-стареющих сталей, образующая внутренней поверхности которых выполнена криволинейной (ступенчатой), с диаметром у открытого торца меньшим, чем в средней части изделия, т.е. изделий с внутренней выточкой.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения заключается в стабильном получении заданной точности тонкостенных осесимметричных изделий, с криволинейной (ступенчатой) образующей внутренних поверхностей, с внутренним диаметром у открытого торца меньшим, чем в средней части.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для правки тонкостенных осесимметричных изделий в процессе их термообработки из высокопрочных (преимущественно мартенситно-стареющих) сталей, содержащем полую оправку, изготовленную из материала, имеющего коэффициент термического расширения больший, чем коэффициент термического расширения материала изделия, новым является то, что устройство для термообработки тонкостенных осесимметричных изделий выполнено в виде сборки полой оправки и разжимной оправки, изготовленной из стали с коэффициентом термического расширения, близким коэффициенту термического расширения материала термообрабатываемого изделия, при этом разжимная оправка выполнена из соосно собранных друг с другом, посредством трубных отростков, нижнего и верхнего корпусов с осесимметричными коническими участками, обращенными внутрь разжимной оправки, на конические поверхности нижнего и верхнего корпусов установлены ответными коническими поверхностями сегменты, подпружиненные к оси оправки пружинами, расположенными в кольцевых канавках сегментов, нижний и верхний корпуса оправки выполнены с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством клина, перемещающегося в плоскости нормальной оси оправки и взаимодействующего с торцом трубного отростка верхнего (нижнего) корпуса и пазом в трубном отростке нижнего (верхнего) корпуса.

Разжимная оправка выполнена из упрочненной инструментальной стали, типа 4Х5МФ1С, термически стойкой при температуре старения изделия, а полая оправка из аустенитной стали, типа 12Х18Н10Т.

Верхний и нижний корпуса разжимной оправки выполнены полыми для снижения массы устройства и массы садки - термообработки.

Выполнение устройства для термообработки тонкостенных осесимметричных изделий из высокопрочных сталей в виде сборной разжимной оправки из стали с коэффициентом термического расширения, близким коэффициенту термического расширения материала изделия, с установленной на корпус оправки полой втулки из материала с коэффициентом термического расширения большим, чем коэффициент термического расширения материала изделия позволяет производить термоправку изделия во время термообработки по всей длине, в том числе и участков в средней части изделия с внутренним диаметром большим, чем у открытого торца, т.е. изделий с внутренней выточкой.

Сущность устройства поясняется чертежами, где на:

фиг. 1 изображено устройство для термообработки в разрезе;

фиг. 2 - поперечный разрез устройства в зоне сегментов;

фиг. 3 - вариант исполнения устройства.

Устройство для термообработки тонкостенных осесимметричных изделий состоит из разжимной оправки, включающей нижний 1 и верхний 2 корпуса, соосно собранные друг с другом посредством трубных отростков 3 и 4, с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно друг друга. На наружной поверхности корпусов выполнены осесимметричные конические поверхности 5 и 6, обращенные внутрь оправки. На конические поверхности корпусов установлены (4---8) сегментов 7, равномерно расположенных по окружности. На внутренней поверхности сегментов у торцов выполнены, ответные коническим поверхностям 5 и 6 корпусов, поверхности 8 и 9. На наружной поверхности сегментов выполнены канавки 10, в которых установлены пружины 11, обеспечивающие постоянный контакт поверхностей 8 и 9 сегментов 7 с коническими поверхностями 5 и 6 корпусов устройства.

На нижний корпус (или на нижний и верхний) со стороны торца установлена полая оправка 12.

Ограниченное вдоль оси устройства перемещение корпусов 1 и 2 относительно друг друга может быть реализовано посредством трубных отростков, принадлежащих корпусам и размещенных друг в друге, при этом в один отросток может быть запрессован штифт-ограничитель 13, а в другом выполнен паз, длиной, соответствующей осевому перемещению корпусов.

Относительное осевое перемещение корпусов может быть реализовано посредством клина 14, перемещающегося в плоскости нормальной оси устройства и взаимодействующего с торцом отростка верхнего (нижнего) корпуса и пазом, расположенным в нижнем (верхнем) корпусе.

Полая оправка 12 изготовлена из аустенитной стали, типа 12Х18Н10Т, с коэффициентом термического расширения большим, чем коэффициент термического расширения материала термообрабатываемого изделия. Остальные детали устройства изготавливают из термически упрочненной и термически стойкой, при температуре до 550°C, инструментальной стали с коэффициентом термического расширения, близким коэффициенту термического расширения материала изделия.

Устройство работает следующим образом.

Устройство и изделие 15 собирают с упором на дно - для изделий с дном, или с упором на технологическую подставку - для изделий без дна. Перемещают клин 14 в плоскости нормальной оси устройства, при этом перемещается один из корпусов 1 или 2 друг к другу, конуса 5 и 6 воздействуют на ответные им поверхности 8 и 9 сегментов 7 и раздвигают их от оси устройства, преодолевая усилие пружин 11, расположенных в канавках 10 сегментов. Сегменты 7 перемещаются до плотного контакта с внутренней поверхностью изделия 15. Происходит холодная правка тонкостенного изделия на участке выточки. При этом полая оправка 12, изготовленная из аустенитной стали, располагается с зазором относительно внутреннего диаметра изделия 15 у его открытого торца. Собранное изделие с устройством для термообработки помещают в печь, нагретую до температуры термообработки. По мере прогревания садки термообработки, полая оправка 12 устройства увеличивается до плотного контакта с минимальным диаметром изделия 15, при этом сегменты сохраняют плотный контакт с изделием 15 на участке выточки. Садку выдерживают при заданной температуре, извлекают из печи и охлаждают до температуры цеха. Выбивают клин 10, при этом корпуса 1 и 2 раздвигаются на длину, ограниченную штифтом-ограничителем 13. Сегменты 7 под воздействием пружин 11 перемещаются к оси устройства. Изделие 15 снимают с устройства.

Пример использования устройства при термообработке тонкостенного осесимметричного изделия с дном, изготовленным из мартенситно-стареющей стали ЧС4ВИ, имеющей коэффициент термического расширения α=11×10^-6. Внутренняя поверхность изделия выполнена ступенчатой с меньшим диаметром у открытого торца =146,2 мм на длине 45 мм, диаметр выточки 150 мм, длина 215 мм.

Для термообработки используется устройство в виде разжимной оправки, изготовленной из термически упрочненной стали 4Х5МФ1С с наружным диаметром сегментов =150 мм, длина сегментов 200 мм. Коэффициент термического расширения стали 4Х5МФ1С α=11×10^-6. На наружный диаметр нижнего корпуса разжимной оправки установлена полая оправка, изготовленная из стали 12Х18Н10Т, с наружным диаметром =145,8 мм, длина полой оправки 42 мм, коэффициент термического расширения стали 12Х18Н10Т α=18.6×10^-6.

Изделие собирают с устройством для термообработки, осуществляя холодную правку на участке выточки посредством сегментов разжимной оправки. Сборку помещают в предварительно нагретую печь до температуры старения t=480-500°C. Осуществляют старение материала изделия. При нагревании сборки полая оправка увеличивается до плотного контакта с меньшим диаметром внутренней поверхности и осуществляет его правку, а разжимная оправка сохраняет плотный контакт с диаметром выточки изделия из-за равенства коэффициентов термического расширения стали изделия и стали, из которой изготовлена разжимная оправка. Сборку охлаждают и производят разборку.

1. Устройство для правки тонкостенных осесимметричных изделий из высокопрочных, преимущественно мартенситно-стареющих, сталей в процессе их термообработки, содержащее полую оправку, изготовленную из материала, имеющего коэффициент термического расширения больший, чем коэффициент термического расширения материала изделия, отличающееся тем, что оно снабжено разжимной оправкой, изготовленной из стали с коэффициентом термического расширения, близким коэффициенту термического расширения материала термообрабатываемого изделия, при этом разжимная оправка выполнена из соосно собранных друг с другом посредством трубных отростков нижнего и верхнего корпусов с осесимметричными коническими участками, обращенными внутрь нее, на конические поверхности нижнего и верхнего корпусов установлены ответными коническими поверхностями сегменты, подпружиненные к оси разжимной оправки пружинами, расположенными в кольцевых канавках сегментов, причем нижний и верхний корпуса оправки выполнены с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством клина, перемещающегося в плоскости нормальной оси разжимной оправки и взаимодействующего с торцем трубного отростка верхнего или нижнего корпуса и пазом в трубном отростке нижнего или верхнего корпуса, при этом устройство выполнено в виде сборки упомянутой полой оправки и разжимной оправки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что разжимная оправка выполнена из упрочненной инструментальной стали типа 4Х5МФ1С, термически стойкой при температуре старения изделия, а полая оправка - из аустенитной стали типа 12Х18Н10Т.

Изобретение относится к области машиностроения. Для обеспечения точных геометрических размеров пружин и полной ликвидации брака по трещинам пластины изготавливают из стали 65С2ВА, собирают садку из пластин и осуществляют изотермическую закалку с выдержкой при температуре изотермы в селитре, отпуск и контроль по размерам твердости и трещинам, при этом садку из пластин собирают в пакеты, размещают собранные пакеты на несущее приспособление в виде стержня, к которому приварены перпендикулярно и симметрично ему прутки, осуществляют подогрев несущего приспособления с садкой в термошкафу при температуре 200-400°C, затем осуществляют нагрев садки под закалку с выдержкой пластин при температуре изотермы 300-340°C в течение 30 мин, а отпуск проводят при температуре 300-340°C, причем в каждой пластине выполняют два отверстия, а сборку пластин в пакеты проводят с обеспечением постоянных зазоров посредством втулок - прокладок через указанные отверстия на проволоку, диаметр которой соответствует диаметру отверстий в пластинах.

Приспособление нагревательного устройства, нагревательное устройство, устройство для термообработки и способ нагрева // 2557439

Изобретение относится к оборудованию для термообработки кольцеобразной заготовки. Приспособление для поддержки кольцеобразной заготовки для транспортирования и нагрева ее нагревательным устройством содержит центральный узел, вращающийся приводной механизм, расположенный в центральном узле, и опору для заготовки.

Способ преодоления деформации колец при химико-термической обработке и устройство шахтной печи для его осуществления // 2527111

Изобретение относится к машиностроению, а именно к химико-термической обработке, в частности к цементации, азотированию, нитроцементации поверхностей зубчатых колес и колец из конструкционных, инструментальных и специальных марок сталей.

Способ получения упрочненных стальных изделий точных геометрических размеров // 2519399

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для закалки изделий - прутков диаметром от 2 мм до 6 мм и длиной до 700 мм из нержавеющих сталей мартенситного класса, в том числе инструментальных с высокой устойчивостью аустенита.

Нагревательное устройство, устройство для термообработки и способ нагрева // 2510996

Группа изобретений относится к нагревательному устройству, устройству для термообработки и способу нагрева для индукционного нагрева кольцеобразной заготовки. Нагревательное устройство содержит опору, предназначенную для установки кольцеобразной заготовки, привод вращения в сборе и нагреватель, предназначенный для нагрева заготовки.

Способ изготовления разрезных колец кольцевых клапанов // 2506322

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам изготовления разрезных колец кольцевых клапанов гидравлических систем. Для упрощения технологии, снижения трудоемкости изготовления колец и увеличения долговечности их работы заготовке придают цилиндрическую форму для посадки в гнездо клапана с заданной плотностью, при этом используют заготовку из прокатанной тонкостенной пластины пружинной стали, которой придают цилиндрическую форму посредством прижатия хомутом к цилиндрическому углублению оправки и закалкой в масле, а затем осуществляют среднетемпературный отпуск при ее фиксации.

Способ закалки колец подшипника качения и подшипник качения // 2493269

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к термической обработке колец подшипников качения, которые эксплуатируются на железнодорожном транспорте, и может быть использовано в подшипниковой промышленности при производстве деталей подшипников, в частности внешних колец.

Устройство для термофиксации поршневых колец в пакете // 2487179

Изобретение относится к термофиксации поршневых и уплотнительных колец в пакете во время термической обработки. .

Устройство для поверхностной закалки кольца подшипника // 2477757

Изобретение относится к области термообработки и может быть использовано для поверхностной закалки цилиндрических полых тел по периметру сечения, в частности колец подшипников.

Устройство для термофиксации поршневых колец в пакете // 2468094

Изобретение относится к термической обработке поршневых колец в пакете. .

Устройство для терморихтовки металлических пластин // 2568803

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно точного, и может быть использовано при подготовке металлических пластин к монтажу электронных компонентов.

Способ терморихтовки металлических пластин и устройство для его осуществления // 2566699

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к точному, и может быть использовано, в частности, при изготовлении металлических подложек электронных модулей.

Способ термической обработки рельсов // 2518207

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству железнодорожных рельсов, преимущественно длинномерных рельсов. Перед охлаждением прокатанного рельса при температуре конца прокатки 850-870°С концы рельса зажимают в клещевых зажимах и растягивают в продольном направлении с напряжением, составляющим 0,7-0,9 предела текучести рельсовой стали при температуре конца прокатки.

Способ производства высокопрочной листовой стали мартенситного класса и деформационно-термический комплекс для его осуществления // 2474623

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству высокопрочной толстолистовой стали для машиностроения и бронезащитных конструкций. .

Механизм стабилизации положения верхней плиты закалочного устройства // 2473705

Изобретение относится к термообработке, а именно к устройствам для закалки листовых изделий, и обеспечивает повышение качества закалки изделий за счет надежности работы механизма стабилизации положения верхней плиты закалочного устройства.

Способ цельного калибрования закаливаемого картера, устройство для осуществления данного способа // 2434702

Способ закалки деталей // 2399683

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу термической обработки пластин - шаблонов, применяемых для замера точности геометрии рельсовой продукции.

Способ изготовления рельсов // 2336336

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению рельса. .

Способ калибровки трубчатых изделий // 2314174

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для калибровки трубчатых изделий из мартенситно-стареющей стали. .

Способ изготовления тонкостенных кольцевых деталей большого диаметра с рабочими поверхностями точных геометрических размеров и требуемой твердости с использованием приспособления-спутника // 2313587

Изобретение относится к изготовлению несущих узлов специального назначения для тяжелых машин, состоящих из разъемных вращающихся относительно друг друга тонкостенных сложнопрофильных по диаметру кольцевых деталей больших диаметров (более 1500 мм).

Способ изготовления кольца подшипника, кольцо подшипника и подшипник // 2570594

Изобретение относится к изготовлению кольца подшипника. Для упрощения изготовления колец подшипника, повышения твердости, износостойкости, усталостной прочности способ включает стадию формирования кольца подшипника по меньшей мере из одной стальной полосы, имеющей концы, в по меньшей мере один кольцевой сегмент и стадию стыковой сварки оплавлением концов указанного по меньшей мере одного кольцевого сегмента для изготовления кольца. Способ также включает стадию науглероживания по меньшей мере части поверхности указанной по меньшей мере одной стальной полосы, прилегающей к поверхности, которую сваривают встык оплавлением, перед указанной стыковой сваркой оплавлением. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.