Способ термической обработки зубьев дисков пил

Способ термической обработки зубьев дисков пил

Реферат

Изобретение относится к способам термической обработки зубьев дисков пилы, конкретнее зубьев дисков пил горячей резки.

Известен ряд способов термообработки листовых изделий, в частности зубьев дисков пил [1]. При этом качество режущей поверхности пил (зубьев) зависит как от нагрева поверхности, так и от закалочной жидкости.

Известен ряд способов нагрева металлической поверхности под закалку [2], наиболее экономичным является нагрев токами высокой частоты [3]. Однако для реализации качественного нагрева для определенных марок стали необходим подбор режимов нагрева (силы тока, напряжения, скорости подачи, способа охлаждения металла и др.). Для термической обработки конструкционных и легированных марок стали широко используются водные растворы [4], содержащие триэтаноламин, в которые дополнительно вводили: для уменьшения и исключения образования трещин - поливиниловый спирт [5], для повышения коррозионной стойкости - азотнокислый натрий [6], для увеличения закаливающей способности и уменьшения склонности к деформации - медный купорос [7]. Применяются также закалочные среды, содержащие соли азотной кислоты, углекислый калий, эмульсол [8] и поливинилацетат [9]. Однако используемые жидкости не позволяют обеспечить качественную закалку листовых изделий.

Известен также способ закалки зубьев пил в индустриальном масле [10] - прототип. Однако использование масла приводит к опасности возгорания, задымленности рабочих мест, загрязнению окружающей среды, возможности образования трещин на поверхности и разноструктурности в обрабатываемом изделии, в связи с чем снижается стойкость пил, а также повышаются (увеличиваются) эксплуатационные затраты при термообработке.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются повышение стойкости дисков пил горячей резки и снижение эксплуатационных затрат при термообработке.

Для достижения технического результата в известном способе термической обработки зубьев дисков пилы, включающем нагрев зубьев пилы под закалку и отпуск, охлаждение, нагрев зубьев пилы под закалку и отпуск ведут токами высокой частоты, подаваемого с генератора на индуктор, при этом нагрев под закалку проводят при значениях силы тока сетки и силы тока анода соответственно 1,6 и 7,5 А; напряжении анода и контура соответственно 9,0 и 0,48 В до 820-850°С и охлаждают в полиакриловой соли железа при температуре 20-40°С, отпуск проводят при значениях силы тока сетки и анода соответственно 0,5 и 2,5 А, напряжении анода и контура соответственно 3,5 и 0,18 В при 260-270°С, глубина захода зуба в индуктор составляет 2,0-2,5 мм и окружной скорости вращения диска - 13,75 мм/с.

Заявляемый способ термической обработки дисков пил был реализован при производстве дисков пил горячей резки, изготовленных из Ст50. Термическая обработка зубьев дисков пил горячей резки производилась на высокочастотном генераторе В4Г-2-100/0,066 в комплекте с установкой для термической обработки. Нагрев зубьев под закалку и отпуск производили в индукторе токами высокой частоты. Температура нагрева установлена опытным путем и регулировалась параметрами тока, напряжения и скорости вращения диска. При выходе из индуктора производится охлаждение зубьев в закалочной среде на твердость 55-60 HRC, на втором обороте диска параметры нагрева (ток и напряжение) меняются и производится отпуск на твердость 48-54 HRC.

В качестве закалочной среды использовали водополимерную жидкость ПК-2, изготовленную по ТУ 2219-001-494220089-2001 ЗАО «Иркутскдортехкомплект», разработанную в институте органической химии Академии наук СССР, г. Иркутск. ПК-2 представляет собой полиакриловую соль железа. Данная среда негорюча, нетоксична, имеет свойства, близкие к свойству минеральных масел, но превосходит их и другие водополимерные смеси по продолжительности эксплуатации и качеству термической обработки. При использовании ее не требуется специальных средств защиты, системы вентиляции, пожаротушения и аварийного слива. Применение ее позволяет исключить пожароопасность, повысить культуру производства и улучшить экологию окружающей среды.

Рабочий раствор для проведения опытов готовили в соотношении одна часть концентрата ПК-2 и семь частей воды. При этом кислотный показатель раствора (рН) составил 7,65, плотность при температуре 20-80°С изменялась от 1,004 до 0,974 г/см³, а кинематическая вязкость от 1,51 до 0,74 мм²/с.

Заявляемые параметры были подобраны экспериментальным путем для определения оптимального режима термообработки (закалки и отпуска) зубьев пил горячей резки. При проведении каждого опыта задавались определенными параметрами тока и напряжения, подаваемого с генератора на индуктор для разогрева металла диска под закалку, глубиной захода зуба в индуктор, температурой закалочной среды и окружной скоростью вращения диска, т.е. скоростью прохождения зуба по индуктору. Влияние температуры закалочной жидкости на величину твердости и структуру металла после закалки определили в лабораторных условиях. Удовлетворительная закалочная способность жидкости проявляется до 40°С, свыше 40°С качество закалки снижается. Поэтому опыты проводились при температуре закалочной среды от 20 до 40°С и постоянной окружной скорости вращения дисков 13,75 мм/сек. Параметры тока, напряжения, температуры разогрева зуба пилы под закалку и отпуск, глубина закаленного слоя и твердость зуба после закалки и отпуска приведены в таблице. Из всех проведенных опытов наилучшее сочетание твердости и глубин закаленного слоя получено при термообработке зубьев по режиму № 5. При закалке по режимам № 1 и 2 получена высокая твердость, что приводит к выкрашиванию в процессе эксплуатации диска; при закалке по режимам № 3 и 4 происходит неполная закалка металла с выделением дендритной фазы, что приводит к быстрому износу зубьев диска, а также их смятию при эксплуатации.

Использование заявляемого способа термической обработки позволило повысить стойкость дисков пил горячей резки до переточки на 3,7%, снизить эксплуатационные затраты на термообработку на 1,1 руб. на 1 кг закалочной жидкости.

Таблица
Номер режима	Закалка	Отпуск	Глубина захода зуба в индуктор,MM	Общая (мартенсит + переходная зона) глубина закаленного слоя, мм	Твердость HRC на 1/2 высоты зуба	Примечание
Ток, А	Напряжение, В	Температура нагрева, °С	Ток, А	Напряжение, В	Температура нагрева, °С
сетки	анода	анода	контура	сетки	анода	анода	контура
1	1,7	8,0	9,5	0,52	875-961	0,6	3,0	4,0	0,20	260	4	13	54-56	Высокая твердость
2	1,7	8,0	9,5	0,52	875-961	0,5	2,5	3,5	0,18	267-271	3	10	55-56	Высокая твердость
3	1,5	7,0	8,5	0,42	667-686	0,6	3,0	4,0	0,20	263-277	2,5	6	51-39	Неполная закалка, выделение феррита
4	1,5	7,0	8,5	0,42	667-680	0,5	2,5	3,5	0,18	262	2-2,5	5,95	53-36	Неполная закалка, выделение феррита
5	1,6	7,5	9,0	0,48	820-850	0,5	2,5	3.5	0,18	260	2-2,5	8,0	51-49	Наилучшее сочетание твердости и глубины закаленного слоя

Список источников

1. Л.Д.Соколов, В.М.Гребенник, М.А.Тылкин. Исследование прокатного оборудования. - М.: Металлургия, 1964. - 435 С.

2. Б.И.Гинзбург, В.И.Деревянко, В.Г.Пичугин / Электроконтактная установка для закалки зубьев дисковых пил // Металлург. - 1981. - № 2. - С.37.

3. Упрочнение дисков пил горячей резки металла с нагрева токами высокой частоты / Спухин А.Ф., Беда Н.И. и др. // Бюллетень ЦНИИ информации черной металлургии. 1974. - № 15. - С.38.

4. Закалочная среда ПК-2 / Горюшин В.В., Арифметчиков В.Ф. и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1986. - № 10. - С.9.

5. А.с. СССР № 618424, кл. C 21 D 1/60.

6. А.с. СССР № 456869, кл. C 21 D 1/60.

7. А.с. СССР № 863671, кл. C 21 D 1/60.

8. А.с. СССР № 768831, кл. C 21 D 1/60.

9. А.с. СССР № 827564, кл. C 21 D 1/60.

10. СТП 103-21-94. Стандарт предприятия ОАО «НКМК» «Диски пил

горячей резки».

Способ термической обработки зубьев дисков пилы, включающий нагрев зубьев под закалку и отпуск, охлаждение, отличающийся тем, что нагрев зубьев пилы под закалку и отпуск ведут токами высокой частоты, подаваемыми с генератора на индуктор, при этом нагрев под закалку проводят при значениях силы тока сетки и силы тока анода соответственно 1,6 А и 7,5 А, напряжении анода и контура соответственно 9,0 В и 0,48 В до 820-850°С и охлаждают в полиакриловой соли железа при температуре 20-40°С, отпуск проводят при значениях силы тока сетки и анода соответственно 0,5 А и 2,5 А, напряжении анода и контура соответственно 3,5 В и 0,18 В при 260-270°С, глубина захода зуба в индуктор составляет 2,0-2,5 мм и окружной скорости вращения диска - 13,75 мм/с.