Способ термической обработки заготовок

Способ термической обработки заготовок

Реферат

 

(19)RU(11)756879(13)C(51)  МПК ⁶    _C22F1/00Статус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК

Изобретение относится к термической обработке, оно может быть использовано при изготовлении цилиндрических заготовок, например, из алюминиевых сплавов и является усовершенствованием известного способа, описанного в авт. св. N 579798. В основном авт. св. N 579798 описан способ термической обработки заготовок преимущественно из алюминиевых сплавов путем нагрева и охлаждения под давлением, при осуществлении которого заготовки перед нагревом помещают в контейнеры с меньшим, чем у заготовки, коэффициентом линейного расширения. Недостатком известного способа является то, что он позволяет производить только термическую обработку заготовок. Целью дополнительного изобретения является обеспечение одновременного формообразования заготовки и ее поверхностного упрочнения в процессе термической обработки. Это достигается тем, что при осуществлении способа термической обработки заготовок по авт. св. N 579798 в контейнер перед нагревом вместе с заготовкой помещают формообразующий элемент, который изготавливают из материала с меньшим, чем у заготовки, коэффициентом линейного расширения. При этом объем пустот формообразующего элемента, заполняемых заготовкой во время термообработки определяют по формуле V_п3[V_з(_з-_к)V_ф(_ф-_к)] t, где V_п объем пустот формообразующего элемента, заполняемых заготовкой во время термообработки, мм³; V_з объем заготовки, мм³; V_ф объем формообразующего элемента, мм³; _з, _к, _ф- коэффициенты линейного расширения соответственно заготовки, контейнера и формообразующего элемента, 1/^оС; t температура нагрева при термообработке, ^оС. При этом знак (+) в формуле принимают, когда контейнер и термообразующий элемент охватывают заготовку, а знак (-) когда контейнер охватывает заготовку, а заготовка охватывает формообразующий элемент. Предложенный способ может быть осуществлен следующим образом. Заготовку помещают в герметичный контейнер, изготовленный по габаритным размерам заготовки из материала с меньшим коэффициентом линейного расширения. В этот же контейнер вводят формообразующий элемент, в котором имеются пустоты, соответствующие той форме, которую должна принять заготовка. Объем пустот вычисляется по приведенной формуле. При этом формообразующий элемент изготавливают из материала с меньшим, чем у заготовки, коэффициентом линейного расширения. Затем заготовку вместе с контейнером и формообразующим элементом нагревают до требуемой температуры, выдерживают и охлаждают. За счет разницы коэффициентов линейного расширения заготовка подвергается всестороннему сжатию в процессе термической обработки и одновременно деформируется, заполняя пустоты формообразующего элемента, т.е. принимает заданную форму. При этом за счет внутреннего давления, возникающего в заготовке, происходит одновременно поверхностное упрочнение формируемой и термообрабатываемой заготовки. П р и м е р 1. Термообработка и формообразование шеcтерни. Гладкую заготовку объемом V_з 86400 мм³ из алюминия марки АД-1 ₃= 210^-6 1/^оС) помещают в контейнер с формообразующим элементом в котором имеются свободные полости общим объемом V_п, соответствующие форме требуемых зубьев шестерни, и закрывают крышкой Детали изготавливают из стали марки 14Х17Н2 ( _ф=_к= 10 10^-6 1/^оС). Температура термообработки алюминия 470^оС. В данном случае и контейнер, и формообразующий элемент охватывают заготовку, т.е. в формуле следует принять знак (+). Тогда объем пустот формообразующего элемента, заполняемых заготовкой, по приведенной формуле равен [00(2410^-6-1010^-6)+V_ф(1010^-6- 1010^-6)]470 Это соответствует шестерне с зубом высотой 2 мм. Далее контейнер с содержимым помещают в печь, нагревают до 4705^оС, и охлаждают в воде. За счет разницы коэффициентов линейного расширения заготовка подвергается всестороннему сжатию давлением порядка 1000 кг/см², за счет чего подвергается одновременно термообработке, формообразованию в виде шестерни и поверхностному упрочнению. После окончания процесса один и тот же контейнер и формообразующий элемент могут многократно использоваться для обработки последующих аналогичных заготовок с повторением описанных операций. П р и м е р 2. Термообработка и формообразование метрической резьбы на втулке. Гладкую заготовку в виде втулки из алюминия марки АД-1 ( ₃= 24 10^-6 1/^оC) одевают на керамическую втулку с болтом и шайбой. На наружной поверхности втулки выполнена метрическая резьба. Далее на заготовку надевают втулку и шайбу а затем зажимают собранные детали гайками. В этом случае контейнер образуется совокупностью деталей, которые изготавливают из стали марки 14Х17Н2 (_к= 1010^-6 1/^оС ), а формообразующий элемент выполнен в виде керамической втулки ( 0). Объем заготовки (V_з 7,6 10⁵ мм³, объем формообразующего элемента V_ф 8,5 10⁴ мм³, а температура нагрева 470^оС. В данном случае контейнер облегает заготовку, а заготовка облегает формообразующий элемент. Поэтому в формуле принимают знак (-). Тогда объем пустот формообразующего элемента равен V_п<3 [7,610⁵(2410^-6-1010⁶)-8,510⁴(0-1010^-6)]470=25700 мм³. Такой объем соответствует метрической резьбе типа М48 с шагом S 3. Далее контейнер с содержимым подвергают нагреву до 4705^оС и охлаждают в воде. После окончания процесса на внутренней поверхности заготовки образуется заданная винтовая резьба с точными параметрами. Следует особо подчеркнуть, что приведенные примеры иллюстрируют предлагаемый способ, но далеко не исчерпывают разновидностей осуществления. Совершенно очевидно, например, что для осуществления данного способа возможно использование контейнеров и формообразующих элементов самых различных конструкций без изменения его существа. Более того, при большом серийном производстве контейнер и формообразующий элемент могут быть выполнены в виде единого целого конструктивного узла, что не меняет существа дела. Данный способ позволяет также одновременно производить формообразование различных конструкций одновременно на нескольких поверхностях заготовки. Возможно и одновременно (в одном контейнере) использование нескольких формообразующих элементов. Следовательно, данный способ может быть осуществлен разнообразными путями без изменения сути изобретения. Использование предлагаемого способа для формообразования термообрабатываемых заготовок позволит получить высокий технико-экономический эффект в сравнении с известными способами обработки (прессовка, штамповка, металлообработка и т.п.), так как отпадает надобность в сложном и дорогостоящем оборудовании, существенно упрощается технологический процесс, экономится потребляемая на формообразование энергия, отсутствуют отходы материала, достигается высокая точность формообразования детали без дополнительной чистовой обработки, в процессе формообразования материал детали упрочняется.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК по авт. св. N 579798, отличающийся тем, что, с целью обеспечения одновременного формообразования заготовки и ее поверхностного упрочнения, в контейнер перед нагревом вместе с заготовкой помещают формообразующий элемент с пустотами, который изготавливают из материала с меньшим, чем у заготовки, коэффициентом линейного расширения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем пустот формообразующего элемента, заполняемых заготовкой во время термообработки, определяют по формуле V_п 3[V_з(_з-_к) V_ф(_ф-_п)]t, где V_n объем пустот формообразующего элемента, заполняемых заготовкой во время термообработки, мм³; V_з объем заготовки, мм³; V_ф объем формообразующего элемента, мм³; _з, _п, _ф коэффициенты линейного расширения соответственно заготовки, контейнера и формообразующего элемента, ^oС^-1; t температура нагрева при термообработке, ^oС, при этом знак (+) в формуле принимают когда контейнер и формообразующий элемент охватывает заготовку, а знак (-) когда контейнер охватывает заготовки, а заготовка охватывает формообразующий элемент.

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: 29-2002

Извещение опубликовано: 20.10.2002