Способ термической обработки цилиндрических металлических изделий

Способ термической обработки цилиндрических металлических изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к термической обработке сталей и может быть использовано при обработке крупных цилиндрических изделий, например валов . Цель изобретения - улучшение качества изделия путем снижения временных температурных и остаточных напряжений. Сущность изобрете«ия заключается в том, что охлаждение после отпуска валов проводят не одновременно по всей цилиндрической поверхности , a только 30-40% ее площади . При этом зону охлаждения непрерывно и равномерно смещают в одном направлении со скоростью п a-k/t, где k 2-3; a 0,3-0,4; t - время наступления максимального перепада температур по сечению изделия при всестороннем охлаждении изделия в среде. Способ позволяет уменьшить величину остаточных напряжений до 80 МПа, что в несколько раз меньше, чем при j всестороннем охлаждении. §

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИН (59 4 С 21 D 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и oTHpblTVM (21) 3781414/22-02 (22) 16.08.84 (46) 23.01.87. Бюл. к- 3 (71) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения Производственного объединения "Уралмаш" (72) P.Ñ. фазлиахметов и В.В. Юровских (53) 621.785.79 (088.8) (56) Металловедение и термическая обработка стали. M.: Металлургия, 1983 ч.2, с ° 201.

Сб. Остаточные напряжения в металлах и металлургических конструкциях. M. ИЛ, 1957, с. 27-29. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к термической обработке сталей и может быть

„SU„„1285024 А 1 использовано при обработке крупных цилиндрических изделий, например валов. Цель изобретения — улучшение качества изделия путем снижения временных температурных и остаточных напряжений. Сущность изобретения заключается в том, что охлаждение после отпуска валов проводят не одно" временно по всей цилиндрической поверхности, а только 30-40Х ее площади. При этом зону охлаждения непрерывно и равномерно смещают в одном направлении со,скоростью и = à k/t, где k = 2-3; а = 0,3-0,4, t — время наступления максимального перепада температур по сечению изделия при всестороннем охлаждении изделия в среде. Способ позволяет уменьшить величину остаточных напряжений до 80 МПа, что в несколько раз меньше, чем при всестороннем охлаждении, 5024 тически не отличается, но это приводит к необходимости замедления скорости смещения охлаждаемой зоны и понижению производительности.

Равномерное смещение зоны охлаждения в одном направлении с определенной скоростью позволяет регулировать уровень временных температурных напряжений, не превышая значений пре10 дела текучести материала, и, кроме того, предотвращает остаточный прогиб изделия.

Повторение циклов охлаждения повышает его эффективность.

Появление небольших остаточных напряжений возможно за счет релаксации временных температурных напряжений.

Скорость смещения зоны охлаждения, которое можно осуществлять вращением изделия, частично погруженного в охлаждающую среду, подбирают расчетом.

По известным методикам рассчитывают время, соответствующее максимальному перепаду температур поверхности и центра иэделия при всестороннем охлаждении. Это время уменьшают в 23 раза.. Скорость смещения охлаждаемой зоны должна быть такой, чтобы время нахождения каждого участка изделия в охлаждающей среде за один цикл было в этих пределах.

Если охлаждение изделия производят вращением его в выбранной среде

35 при частичном погружении, скорость вращения подсчитывают по формулеп= — -а

t где и—

k—

При одновременном охлажцении 253 площади уровень напряжений по сравнению с охлаждением 35Х площади прак1 128

Изобретение относится к области термической обработки стали и может быть использовано прй термической обработке крупных продолговатых цилиндрических изделий, например валов.

Цель изобретения — улучшение качества изделия путем снижения временных температурных и остаточных напряжений.

Сущность изобретения заключается в том, что охлаждение поверхности иэделия производят не одновременно по всей площади, а последовательно, подвергая воздействию охлаждающей среды часть боковой поверхности изделия вдоль образующей. Одновременно ,охлаждают 30-401 боковой поверхности изделия. При этом охлаждаемую зону непрерывно и равномерно смеща1 ют в одном направлении, оставляя ее площадь неизменной. Кроме того, скорость смещения охлаждаемой эоны выбирают так, что временные температурные напряжения остаются упругими.

Циклы охлаждения повторяют до полного охлаждения изделия.

При охлаждении изделия в указанных условиях происходит его упругий изгиб, уменьшается жесткость напряженного состояния, снижается уровень временных температурных и остаточных напряжений по сравнению с охлаждением по всей поверхности одновременно.

Оптимальным является охлаждение

353 площади цилиндрической поверхности изделия, что соответствует погружению на 0 55 радиуса. Охлаждение 30-407 площади, обеспечивая низкий уровень напряжений, облегчает осуществление способа. При охлаждении одновременно более 407. площади начинает теряться одно из основных преимуществ способа для эон изделия, прилегающих к поверхности активной охлаждающей среды, т.е. влияние изгиба заготовки. При одновременном охлаждении в воде 50% площади максимальные остаточные напряжения на поверхности достигали 120 ИПа. Дальнейшее увеличение охлаждаемой площади вызывает повышение напряжений, вплоть до уровня, соответствующего всестороннему охлаждению. скорость вращения,об./мин, число, показывающее, во сколько раз уменьшено время охлаждения, соответствующее максимальному перепаду температур поверхности и центра при всестороннем охлаждении в данной среде, доля одновременно охлаждаемой боковой поверхности в относительных единицах, время наступления максимального перепада температур при всестороннем охлажцении, мин.

ЗОБ или О,З боковой поверхности цилиндра соответствуют погружению его на 0,41 R где К вЂ” радиус цилиндра, 357. — 0,55 К, 40X — 0,69 R.

Формула изобретения

25 п = — 0 35 = 0 97 — 1 об./мин.

1,08

Составитель А. Кулемин

Техред A.Кравчук Корректор В. Бутяга

Редактор В. Данко

Заказ 7602/28

Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

3 12850

Пример. Проводили термическую обработку заготовки вала диаметром 190 мм иэ стали 40Х вЂ” закалку с отпуском при 630 С.После отпуска охлаждение заготовки произвели путем погружения в воду при 20 С на глубину 52 мм, что соответствует 357 боковой поверхности, и вращения со скоростью 1 об/мин в течение 15 мин.

Время, соответствующее максимальному 10 перепаду температур по сечению такого цилиндра при всестороннем охлаждении, равно 1,08 мин. Необходимые для расчета средние в интервале температур 20-630 С значения коэффициентов 15 теплоотдачи, теплопроводности и температуроправодности приняты соответственно о =6000 Вт/м К, =30 Вт/м К, а =

0,03 м /ч.

Найденное время уменьшили в три 20 раза. Определяли необходимую скорость вращения при одновременном охлаждении 357 боковой поверхности цилиндра

После полного охлаждения на поверхности заготовки определили экспе- 30 риментально остаточные напряжения методом нанесения разгружающих канавок и тензометрированием.

Иаксимальная величина остаточных напряжений равна 80 ИПа, т.е. по сравнению со всесторонним охлаждением уменьшилась в несколько раз.Иеханические свойства металла заготовки соответствовали таковым после всестОрОннегО ОхлажДения B ВОДе призна 40

КоВ проявления отпускной хрупкости металла не обнаружено.

Использование предложенного способа обеспечивает по сравнению с из24 4 вестиыми способами термической обработки следующие преимущества: сокращение режима термической обработки, низкий уровень остаточных напряжений1 расширение области применения сталей, склонных к отпускной хрупкости .

Способ термической обработки цилиндрических металлических изделий, преимущественно валов длиной более

2,5 диаметра, включающий закалку, отпуск, охлаждение после отпуска цилиндрической поверхности в среде до полного охлаждения изделия, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества изделий путем снижения временных температурных и остаточных напряжений, охлаждение осуществляют по зоне, составляющей 30407. площади цилиндрической поверхности и расположенной по всей длине изделия вдоль образующей, при этом изделие или охлаждающее устройство непрерывно вращают вокруг оси изделия со скоростью где k = 2-3 — число, показывающее, во сколько раз уменьшено время охлаждения, соответствующее максимальному перепаду температур по сечению иэделия при всестороннем охлаждении в среде, а = 0,3-0,4 — доля площади цилиндрической поверхности, одновременно охлаждаемая в среде;

t — время наступления максимального перепада температур по сечению иэделия при всестороннем охлаждении в среде.