Автоматическая линия термической обработки стальных изделий

Автоматическая линия термической обработки стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: закалка изделий, преимущественно кольцевой формы. Сущность изобретения: автоматическая линия содержит нагреватель (Н) 1 под закалку с заслонкой 2, нагреватель под отпуск 6, механизм перемещения изделий и охлаждающее устройство 4 в виде коаксиально установленных с зазором между собой вертикальных труб (Т) и имеющей возможность вертикального перемещения крышки с размещенным во внутренней Т цилиндрическим рассекателем (Р) 5 с конусным наконечником, причем основание конуса Р размещено на уровне торцовой поверхности Т, а внутренняя Т соединена с источником хладагента. Конус Р выполнен с углом между вертикальной осью и образующей равным 15-30°, а заслонка Н 1 жестко соединена с механизмом перемещения изделий. Форма выполнения устройства охлаждения упрощает конструкцию линии, сохраняя при этом качество термообработки. 1 табл., 2 ил. .СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННый КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (4

Г

У г

К Д ТОР,Knish СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795716/02 (22) 26.02.90 (46) 23.10,92, Бюл. ¹ 39 (71) Нау но-производственное объединение подшипниковой промышленности (72) B.Ñ.Çäàíoañêèé, И.М,Максимов, С.Т.Овчаров, А.И.Ластовкин, В.А.Мячин и B,À,Матусевич (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 14477898, кл. С 21 0 9/40.

Авторское свидетельство СССР

¹ 855015, кл. С 21 D 9/00, С 21 0 1/63, 1978. (54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

КОЛЬЦЕВОЙ ФОРМЫ (57) Использование: закалка изделий, преимущественно кольцевой формы. Сущность изобретения: автоматическая линия содер„„ Ы,, 1770400 Al (я)5 С 21 D 9/40, F 27/В 19/02 жит нагреватель (Н) 1 под закалку с заслонкой 2, нагреватель под отпуск 6, механизм перемещения иэделий и охлаждающее устройство 4 в виде коаксиально установленных с зазором между собой вертикальных труб (T) и имеющей возможность вертикального перемещения крышки с размещенным во внутренней Т цилиндрическим рассекателем (Р) 5 с конусным наконечником, причем основание конуса P размещено на уровне торцовой поверхности Т, а внутренняя Т соединена с источником хладагента.

Конус Р выполнен с углом между вертикальной осью и образующей равным 15-300, а заслонка Н 1 жестко соединена с механизмом перемещения изделий. Форма выполнения устройства охлаждения упрощает конструкцию линии, сохраняя при этом качество термообработки. 1 табл., 2 ил, 1770406

Изобретение относится к металлургии, в частности к оборудованию для термической обработки стальных изделий, преимущественно деталей кольцевой формы.

Известна индукционная нагревательная установка, содержащая многовитковый вертикальный индуктор, подъемный стол, направляющую, толкатель и упор. Недостатком этой установки является то, что перед выходом нагретых изделий из индуктора возможно подстуживание их торцовой поверхности вследствие взаимодействия с воздухом, в результате чего на этих поверхностях возникает структура троостита, не отвечающая техническим требованиям на качество термообработки таких, например, изделий, как кольца подшипников качения. Такого рода дефекты требуют дополнительных затрат на повторную термообработку, а для некоторых ответственных изделий (в частности, колец железнодорожных подшипников, для которых повторная закалка не допускается) — к окончательному браку и снижению выхода годного. Кроме того, приведенная конструкция индуктора вследствие создающегося перепада давлений на входе и выходе приводит к постоянному подсосу в зону нагрева холодного воздуха, что снижает равномерность нагрева, а также ведет к тепловым потерям и повышению удельных затрат электроэнергии.

Известно также устройство, описанное в способе закалки подшипниковых колец, содержащее индуктор для нагрева изделий под закалку и камеру охлаждения с жесткой оправкой, выполненной с вертикальными прорезями для подачи водного раствора.

Оправка располагается внутри кольца и фиксирует его по внутренней поверхности за счет несиловой усадки в процессе охлаждения, а охлаждающая среда подается од. новременно с посадкой кольца на оправку, Недостатком данного устройства является требование по обеспечению достаточно жестких допусков на размер перед термообработкой, что на практике сложно достичь без дополнительных затрат, В противном случае для части обрабатываемых колец ("прослабленных") эффект калибровки не обеспечивается, а закалка части колец ("тугих") приводит либо к их разрыву, либо к заклиниванию на оправке. В частности, заклинивание колец на оправке наблюдается при закалке подшипниковых колец из стали

ШХ4, подвергаемой объемно-поверхностной закалке и весьма чувствительной к колебаниям размеров при закалке.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой линии является выбранная в качестве прототипа автоматическая линия для термообработки деталей, содержащая установленные по ходу технологического процесса: закалочный нагреватель, 5 конвейерный закалочный бак с термофиксирующим устройством, выполненным в виде проходной матрицы, моечную машину и отпускной нагреватель. Эта линия с целью обеспечения достаточного уровня размер10 ной точности колец после термообработки содержит значительное количество специальных дополнительных устройств, в частности, закалочный пресс с гидравлической станцией и соответствующей аппаратурой и

15 арматурой, закалочный бак, что усложняет конструкцию линии, снижает надежность ее работы и в то же время не лишает недостатков, свойственных устройству, описанному выше, в частности, связанных с заклинива20 нием колец в штампе, Кроме того, при закалке на линии используются минеральные масла, что требует дополнительного оборудования для промывки, создает повышенную пожароопасность, ухудшает

25 экологическое состояние, Для загрузки колец в индуктор применяется специальный загружатель, отличающийся большой металлоемкостью.

Цель изобретения — упрощение конст30 рукции при сохранении определенного уровня качества термической обработки.

Указанная цель достигается тем, что автоматическая линия термической обработки стальных изделий, содержащая закалочный

35 нагреватель, выполненный в виде многовиткового индуктора, установленного вертикально и имеющего подъемный стол, охлаждающее устройство в виде коаксиально расположенных патрубков подвода и от40 вода закалочной жидкости с крышкой, имеющей возможность вертикального перемещения, отпускной нагреватель, выполненный в виде многовиткого индуктора, установленного вертикально и имеющего

45 подъемный стол, транспортные связи, дополнительно снабжена рассекателем потока в виде цилиндра с коническим наконечником, установленного в крышке охлаждающего устройства, причем основа50 ние конуса рассекателя размещено при закалке на уровне торцовой поверхности подводящего патрубка, а также заслонкой, установленной на выходе из закалочнога нагревателя и соединенной с подъемным

55 столом жесткой штангой. Согласно теории теплообмена при малых скоростях движения жидкости поток имеет упорядоченную ("ламинарную") структуру. При увеличении скорости потока (в данном случае имеющей место) его движение переходит в беспоря1770406 сти дачное "турбулентное",заполненное завихряющимися течениями. Возрастание турбулентности потока приводит к неравномерному теплообмену с охлаждаемой поверхностью изделия, вследствие образующихся при таком движении неоднородных по плотности областей потока. Решающее значение для эффективного теплообмена имеет так называемый ламинарный подслой, в котором давление потока упорядочено, Если величина, а также переход из одного состояния потока в другое определяется численным значением безразмерной величины — числом Рейнольдса (Re), которое определяется следующим выражением; е = ъ 4 о (1) где чч — средняя скорость движения потока;

d — диаметр трубы;

v †-,, кинематическая вязкость жидкоПри сохранении скорости потока и постоянной вязкости жидкости в предлагаемом техническом решении ламинарное течение жидкости достигается в результате уменьшения в выражении (1) значения d за счет применения рассекателя, резко снижающего число R<. В результате ламинарного течения при интенсивном теплоотводе (связанном с высоким расходом охлаждающей среды) обеспечивается высокий уровень качества термообработки, а именно обеспечивается требуемая микроструктура и твердость изделия, исключается трещинообразование и другие поверхностные дефекты (трооститные пятна) и требуемый уровень размерной точности колец.

Конструкция установленной в закалочном нагревателе заслонки исключает подсос холодного воздуха и подстуживание изделий на выходе при сохранении простоты и надежности взаимодействия, На фиг. 1 и фиг. 2 показана автоматическая линия для термообработки колец подшипников.

Автоматическая линия состоит из установленных по ходу технологического процесса закалочного нагревателя 1 и заслонки

2, соединенной штангой с подъемным столом 3, охлаждающего устройства 4 с рассекателем 5, отпускного нагревателя б, Автоматическая линия работает следующим образом, Обрабатываемое изделие 7 поступает на подъемный стол 4, который с помощью пневмоцилиндра подает изделие в индукционный закалочный нагреватель 1. Изделие фиксируется в индукторе "собачками". а стол возвращается в исходное положение, 5

На стол поступает следующее изделие, которое затем поднимается в индуктор, продвигая предыдущее иэделие вверх по индуктору. Таким образом иэделия перемещаются по индуктору, при этом производится их нагрев до заданной температуры и выдержка. С целью защиты индуктора от механических повреждений в нем установлены направляющие (на рис. не показаны).

Движение изделий осуществляется циклически. Одновременно с выходом изделия из индуктора и в результате перемещения подъемного стола вверх соединенная с ним жесткой штангой заслонка " поднимается.

Толкатель 8 с помощью пневмоцилиндра перемещает изделие на позицию охлаждения — при этом крышка охлаждающего устройства 4 находится в верхнем положении, После того как изделие поступило на позицию охлаждения, толкатель 8 возвращается в исходное положение, крышка 4 опускается и подается охлаждающий раствор. Охлаждающий раствор поступает по подводящему патрубку снизу под давлением, омывает последовательно внутреннюю, а затем наружную поверхность изделия и сбрасывается в отводящий патрубок. Для обеспечения равномерного теплоотвода от охлаждаемой поверхности изделия в крышку охлаждающего устройства вмонтирован рассекатель цилиндрической формы с коническим наконечником, который при опускании коышки охлаждающего устройства 4 занимает положение в обрабатываемом изделии, равноудаленное от внутренней поверхности, причем основание конической части рассекателя размещается на уровне торцовой поверхности подводящего пзтрубка. Поток раствора, взаимодействуя с рассекателем, распределяется по поверхности обрабатываемого изделия и приобретает характер ламинарного течения, что обеспечивает его однородность. Далее толкателем 9 изделие перемещается к лифту 10, опускается на подъемный стол 11 отпускного нагревателя, и далее происходит перемещение изделия через индукционный отпускной нагреватель

7 с нагревом его, затем изделие выдается на следующую операцию. Испытания автоматической линии для термической обработки колец подшипников показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначения заявляемая линия обеспечивает повышение надежности работы эа счет упрощения конструкции при сохранении требуемого качества термообработки, что обеспечивается применением специальной заслонки на выходе из закалочного нагревателя и рассекателя потока, установленного в крышке охлаждающего устройства. Линия

1770406

П р и м е ч а н и е: диаметр колец 130х158. имеет высокий уровень экологической чистоты за счет использования индукционного нагрева и охлаждения при закалке обрабатываемых изделий водой или водным раствором, При эксплуатации линии обеспечивается низкий удельный расход электроэнергии (в 1,5 раза ниже по сравнению с прототипом), исключаются из производственного цикла дефицитные пожароопасные минеральные масла, а также операция промывки после закалки и соответствующее оборудование. Управление режимами обработки и работой механизмом линии осуществляется с помощью микропроцессора.

В акте испытаний содержится техническо-экономическая характеристика заявляемой линии.

В таблице содержатся результаты исследования влияния величины угла конуса рассекателя на деформацию колец после термообработки.

Формула изобретения

1. Автоматическая линия термической обработки стальных изделий кольцевой формы, содержащая нагреватель под закалку в виде многовиткового индуктора, охлаждающее устройство с источником хладагента, нагреватель для отпуска в виде многовиткового индуктора и механизм пе-5 ремещения изделий, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции при сохранении качества термообработки, охлаждающее устройство выполнено в виде коаксиально установленных с зазором меж10 ду собой вертикальных труб и имеющей возможность вертикального перемещения крышки с размещенным во внутренней трубе цилиндрическим рассекателем с конусным наконечником, причем основание

15 конуса рассекателя размещено на уровне торцовой поверхности труб, а внутренняя труба соединена с источником хладагента.

2. Автоматическая линия по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что конус рассекателя

20 выполнен с углом между вертикальной осью и образующей равным 15-30 .

3. Автоматическая линия по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что закалочный индуктор выполнен с заслонкой, жестко соединенной

25 с механизмом перемещения изделий в индукторе.

1770406

Составитель B,Çäàíoâcêèé

Техред М.Моргентал Корректор А Мотыль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 3715 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5