Способ термической обработки деталей

Реферат

 

(19)RU(11)1064641(13)C(51)  МПК 5    C22F1/00Статус: по данным на 27.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей, например, из алюминиевых сплавов. Известен способ поверхностного упрочнения деталей путем химико-термической обработки [1] . Однако химико-термическая обработка повышает прочность только поверхностных слоев, не изменяя свойства всего изделия. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является способ термической обработки заготовок из алюминия, включающий размещение детали в контейнере, изготовленном из материала с коэффициентом термического расширения, меньшим, чем коэффициент термического расширения обрабатываемой заготовки, с последующим нагревом и охлаждением [2] . Известный способ обеспечивает упрочнение заготовки по всему ее объему, но не позволяет получить упрочнения ее поверхностей. Целью изобретения является дополнительное упрочнение заданных поверхностей детали. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем размещение детали в контейнере, изготовленном из материала с коэффициентом термического расширения, меньшим, чем у обрабатываемой детали, с последующим нагревом, выдержкой и охлаждением, деталь размещают вплотную заданными поверхностями к внутренним поверхностям контейнера, оставляя свободное пространство между по меньшей мере одной из остальных поверхностей детали и контейнером. На чертеже представлен контейнер с деталью перед нагревом, разрез. Предложенный способ может быть осуществлен следующим образом. В контейнер, изготовленный из стали и состоящий из стакана 1 с навинчивающейся крышкой 2, помещают алюминиевую деталь 3 так, что ее поверхности 4 и 5 беззазорно прилегают к стенкам контейнера, а между поверхностью 6 детали и крышкой 2 контейнера оставляют свободное пространство 7. Затем сборку помещают в печь, нагревают до температуры термообработки, выдерживают и охлаждают. Поскольку контейнер изготовлен из стали, деталь 3 - из алюминия, при нагреве за счет разных коэффициентов термического расширения, деталь 3 увеличивается в объеме больше чем контейнер, и вследствие этого создается давление со стороны стенок контейнера на прилегающие поверхности 4, 5 детали 3, которая, находясь в состоянии пластической деформации, течет в свободное пространство 7. При этом внутренние слои металла детали 3, которые без зазоров прилегают к охватывающей стенке контейнера (заданные на упрочнение поверхности 4, 5), перемещаются в размягченном металле относительно поверхностных слоев, течение которых затруднено из-за контактного взаимодействия их с твердыми стенками контейнера. После выдержки при температуре термообработки контейнер с деталью вынимают из печи, охлаждают, снимают крышку 2 и извлекают термообработанную деталь 3, поверхности 4, 5 которой оказываются покрытыми твердым слоем пленки. Полученная пленка обладает твердостью HRC = 65-70 ед. и имеет высокую адгезию с металлом заготовки. Пример осуществления способа. Цилиндрическую деталь из алюминиевого сплава марки Д-16 объемом Vд= 49300 мм3 с коэффициентом термического расширения д = 72 . 10-6 1/оС помещают в контейнер объемом Vк = 149600 мм3, изготовленный из жаропрочной стали марки 14Х17Н2, имеющей коэффициент объемного расширения к = 30 . 10-6 1/оС, оставляя между крышкой 2 контейнера и поверхностью 6 детали свободное пространство 7 (чертеж). При этом принимают специальные меры, чтобы перед нагревом контейнер беззазорно охватывал заданные на упрочнение поверхности 4, 5 детали 3, а именно изготавливают деталь 3 с диаметром, превышающим внутренний диаметр контейнера, охлаждают жидким азотом до состояния, при котором она вводится в контейнер, и после выдержки при комнатной температуре, в ходе которой она нагревается и зазоры выбираются, подвергают контейнер с деталью совместному нагреву до температуры термообработки t = 470 5оС. При этом, поскольку прирост объема контейнера (Vк . к . t = 149600 . 30 . 10-6 . 470 = 212) оказывается меньшим чем прирост объема детали (Vд . д . t = 49300 . 72 . 10-6x 470 = 1660), деталь 3 подвергается сжатию со стороны прилегающих стенок контейнера, при котором происходит описанный выше процесс, в результате которого после выдержки при температуре термообработки и последующего охлаждения на заданных на упрочнение поверхностях 4, 5 детали 3 образуется адгезированная пленка толщиной 0,05 : 0,1 мм, обладающая твердостью HRC = 65 + 70 ед. , что соответствует твердости закаленной высокопрочной инструментальной стали типа У-10, ШХ-15. Поверхностная твердость детали, обработанной известным способом, составляет HRC 10 ед. Описанный способ за счет подбора по приведенным в примере формулам соотношения размеров и материалов контейнера и детали, а также свободного пространства между ними позволяет получать на заданных поверхностях термообрабатываемой детали из алюминия и его сплавов при незначительных затратах средств на изготовление контейнера и энергию для нагрева твердые адгезированные планки, по твердости не уступающие закаленным инструментальным сталям, что в 6-7 раз превышает твердость металла в остальном объеме детали. Способ прост, общедоступен и не требует сложного оборудования. Предложенный способ может использоваться для упрочнения двух и более заданных поверхностей деталей различной формы без изменения существа изобретения. Технико-экономическая эффективность способа заключается в возможности существенно расширить области применения алюминия и его сплавов и использовать их вместо стали, например в редукторах, силовых механизмах летательных аппаратах и в других областях техники, что позволит в 2-3 раза снизить их вес. (56) Новиков И. И. Термическая обработка металлов и сплавов. 1962, с. 394. Авторское свидетельство СССР N 579798, кл. C 22 F 1/00, 1974.

Формула изобретения

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ преимущественно из алюминиевых сплавов, включающий размещение детали в контейнере, изготовленном из материала с коэффициентом термического расширения меньшим, чем у обрабатываемой детали с последующим нагревом, выдержкой и охлаждением, отличающийся тем, что, с целью упрочнения заданных поверхностей, деталь размещают вплотную заданными поверхностями к внутренним поверхностям контейнера, оставляя свободное пространство между по меньшей мере одной из остальных поверхностей детали и контейнером.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 23-2001

Извещение опубликовано: 20.08.2001