close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17695

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 17695
(13) C1
(19)
C 21D 1/62
(2006.01)
ИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ
ИЗДЕЛИЯ С ЕГО ВРАЩЕНИЕМ
(21) Номер заявки: a 20100916
(22) 2010.06.15
(43) 2012.02.28
(71) Заявители: Государственное научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси"; Республиканское унитарное предприятие
"Минский тракторный завод" (BY)
(72) Авторы: Баранов Владимир Степанович; Лашкевич Олег Евгеньевич;
Тарарук Аркадий Иванович; Бакка
Дмитрий Сергеевич (BY)
(73) Патентообладатели: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси"; Республиканское унитарное предприятие "Минский тракторный завод" (BY)
(56) КИДИН И.Н. Термическая обработка
стали при индукционном нагреве. - М.:
Металлургиздат, 1950. - С. 33.
SU 865933, 1981.
SU 954445, 1982.
RU 2034045 C1, 1995.
RU 2143009 C1, 1999.
BY 17695 C1 2013.12.30
(57)
Индукционное устройство для термообработки изделия с его вращением, включающее
индуктор-спрейер или индуктор и спрейер, отличающееся тем, что спрейерные отверстия
для охлаждающей жидкости распределены на поверхности индуктора-спрейера или спрейера
по его высоте в виде полосы с возможностью циклического обеспечения воздействия на
поверхность обрабатываемого изделия охлаждающей жидкости, чередующегося с естественным охлаждением на воздухе.
Фиг. 1
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при
индукционной термообработке изделий из легированных сталей и сложной формы одновременным или непрерывно-последовательным способом с вращением. Изобретение позволяет использовать для охлаждения при закалке этих деталей водяной душ и исключить
при этом образование закалочных трещин.
BY 17695 C1 2013.12.30
Известно устройство для индукционной термообработки изделий из легированных
сталей, включающее индуктор для нагрева изделия и ванну с жидкостью, в которой изделие охлаждают при закалке методом погружения [1].
Недостатком устройства является необходимость переноса изделия из индуктора в
ванну с охлаждающей жидкостью. В процессе переноса изделия в ванну тепло от поверхностного слоя быстро распространяется к сердцевине, что приводит к его охлаждению и
резкому снижению твердости после закалки. Особенно неприемлемо охлаждение погружением при непрерывно-последовательном методе индукционной закалки, так как при
этом не обеспечивается равномерность охлаждения, что приводит к опасности образования трещин и к появлению мягких пятен.
Известно устройство для индукционной термообработки одновременным и непрерывно-последовательным способом закалки, содержащее индуктор и спрейер [2].
В этом устройстве для закалки деталей из легированных сталей и деталей сложной
формы используют при их охлаждении различного вида эмульсии, водные растворы и
масла. Для их использования требуются специальные вещества, емкости для их хранения,
устройства для подачи в спрейер, а также устройства, обеспечивающие санитарную и пожарную безопасность, что увеличивает затраты на термообработку.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, его прототипом, является
устройство, содержащее индуктор и спрейер, в котором в качестве закалочной жидкости
используют воду [3].
Недостатком прототипа является низкое качество закалки при использовании воды в
качестве закалочной жидкости при термообработке изделий из легированных сталей и
сложной формы ввиду образования трещин в закаливаемом слое, вызываемое высокой интенсивностью охлаждения.
Задачей заявляемого изобретения является повышение качества закалки водой за счет
исключения образования закалочных трещин.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в индукционном устройстве для
термообработки, включающем индуктор-спрейер или индуктор и спрейер, спрейерные отверстия для охлаждающей жидкости распределены на поверхности индуктора-спрейера
или спрейера по его высоте в виде полосы с возможностью циклического воздействия на
поверхность обрабатываемого изделия охлаждающей жидкости, чередующегося с естественным охлаждением на воздухе.
Заявленное расположение закалочных отверстий позволяет вместо непрерывного душевого охлаждения нагретой поверхности осуществлять циклическое воздействие на нее
охлаждающей жидкостью с чередующимся естественным охлаждением на воздухе.
При этом интенсивность душевого охлаждения можно снизить до интенсивности охлаждения, например, маслом, путем изменения ширины полосы, на которой размещены
спрейерные отверстия при неизменной плотности их на единицу площади. Благодаря этому заявленное техническое решение позволяет при термообработке изделий из легированных сталей и сложной формы использовать душевое охлаждение водой.
Цикличность и интенсивность охлаждения для каждой марки стали подбирают опытным путем, изменяя число оборотов вращения детали, а также ширину или угол наклона
полосы, на которой расположены закалочные отверстия.
Цикличность, т.е. скорость вращения, выбирают в пределах, сложившихся на практике
при индукционной термообработке, 0,5-3 об/с. Большую скорость вращения используют
для деталей малых диаметров, а меньшую для массивных и ассиметричных деталей.
Интенсивность охлаждения при постоянной ширине полосы можно изменять путем
изменения угла ее расположения относительно оси вращения детали в пределах 0-90°.
При угле 0° скорость охлаждения минимальная, а при угле 90° - максимальная, так как
площадь полосы при этом увеличивается до максимальных значений. При увеличении
ширины полосы интенсивность охлаждения увеличивается, приближаясь к интенсивности
охлаждения в устройстве [3].
2
BY 17695 C1 2013.12.30
Оптимальная скорость охлаждения и ее цикличность позволяют уменьшить термические напряжения в закаливаемом слое и исключить образование закалочных трещин.
Предлагаемое устройство иллюстрируется фиг. 1-3.
На фиг. 1 показано устройство для термообработки одновременным способом, содержащее индуктор-спрейер. На фиг. 2 - устройство для термообработки непрерывно-последовательным способом, содержащее индуктор и спрейер, а на фиг. 3 приведено изображение
термообрабатываемой детали.
Индукционное устройство, приведенное на фиг. 1, состоит из индуктора-спрейера 1,
шин 2 для присоединения к источнику питания токами высокой частоты, штуцеров 3 для
подачи и отвода охлаждающей воды и штуцеров 4 для подачи закалочной воды в спрейер.
Закаливаемое изделие 5 показано тонкими линиями. Высота спрейера составляет H, ширина полосы, на которой распределены закалочные отверстия, составляет A, угол расположения полосы со спрейерными отверстиями относительно оси вращения изделия равен Ψ.
Индукционное устройство, приведенное на фиг. 2, состоит из индуктора 6, спрейера 7,
шин 2 для присоединения к источнику питания токами высокой частоты, штуцеров 3 для
подачи и отвода охлаждающей воды и штуцеров 8 для подачи закалочной воды в спрейер.
Изделие 9, подвергаемое закалке, показано тонкими линиями.
Изображенное на фиг. 3 обрабатываемое изделие содержит две шлицевые зоны Б и В,
которые подвергают термообработке.
Индукционное устройство, приведенное на фиг. 1, работает следующим образом.
Индуктор-спрейер 1 присоединяют к источнику питания токами высокой частоты при
помощи шин 2. Через штуцеры 3 подают и отводят воду для охлаждения индуктораспрейера, а штуцеры 4 подключают к рукавам для подачи закалочной воды. Изделие 5 устанавливают в центрах или оправках и вводят в индуктор-спрейер 1. Включают вращение
изделия и нагрев токами высокой частоты. После достижения изделием закалочной температуры нагрев отключают и включают подачу закалочной воды на охлаждаемую поверхность изделия 5 через отверстия спрейера. После достижения изделием комнатной
температуры или температуры самоотпуска охлаждение и вращение изделия отключают,
выводят его из индуктора-спрейера и снимают с оправок.
Индукционное устройство, приведенное на фиг. 2, работает следующим образом.
Индуктор 6 присоединяют к источнику питания токами высокой частоты шинами 2,
через штуцеры 3 подают и отводят воду для охлаждения индуктора, а штуцеры 8 подключают к рукавам для подачи закалочной воды в спрейер. Изделие 9 устанавливают в центрах или оправках и вводят в индуктор. Включают спрейерное охлаждение, вращение
изделия, нагрев токами высокой частоты и перемещение вниз вдоль оси вращения. После
закалки заданной поверхности нагрев, охлаждение, перемещение и вращение детали отключают. Деталь возвращают в исходное состояние и снимают с оправок.
Устройство апробировано на опытной партии деталей, приведенных на фиг. 3, изготовленных из стали 35ХГСА на Минском тракторном заводе. Исследовалась партия из
шести деталей. Индукционной термообработке подвергали шлицевые зоны детали Б и В
для получения поверхностного слоя глубиной 1,5-5 мм и твердостью не менее 45НRСэ.
Зону Б обрабатывали непрерывно-последовательным способом в устройстве, приведенном
на фиг. 2, а зону В - одновременным способом в устройстве, приведенном на фиг. 1.
При закалке деталей использовали спрейерное охлаждение водой. Детали 1, 2, 3 обрабатывали в устройстве-прототипе, а детали 4, 5, 6 - в заявляемом устройстве. При обработке всех деталей использовали индукционный нагрев током частотой 2400 Гц. Высота
спрейера H составила 30 мм как для устройства-прототипа, так и для заявляемого, ширина
A полосы со спрейерными отверстиями в заявляемом устройстве составила 32 мм, угол
расположения Ψ этой полосы относительно оси вращения детали составил 45°. Все детали
при закалке вращали со скоростью 1 с-1. Температура нагрева под закалку для всех деталей находилась в пределах 870-900 °С. После закалки осуществляли объемный отпуск при
3
BY 17695 C1 2013.12.30
210-250 °С. Контроль наличия трещин на обрабатываемых поверхностях осуществляли
методом люминесцентной дефектоскопии. Результаты контроля приведены в таблице.
№
Зона термообработки
детали
1
2
3
4
5
6
Б
В
Б
В
Б
В
Б
В
Б
В
Б
В
Твердость слоя,
Глубина закаленного
НRСЭ
слоя, мм
Прототип
50-54
2,5-3
51-54
2,4-3
52-55
2,5-3,1
49-54
2,5-2,9
51-55
2,6-3,1
50-55
2,5-3,1
Заявляемое устройство
46-52
2,4-2,9
46-50
2,4-3,1
47-52
2,4-3
46-51
2,3-2,9
48-53
2,3-2,8
47-53
2,3-2,9
Наличие
трещин
имеются
имеются
имеются
имеются
имеются
имеются
нет
нет
нет
нет
нет
нет
Из таблицы видно, что на деталях 1, 2, 3, закаленных в устройстве-прототипе, имеются
трещины, а на деталях 4, 5, 6, закаленных в заявляемом устройстве, трещины отсутствуют.
Трещины на деталях, обработанных в устройстве-прототипе, расположены в основном на
впадинах шлицов.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает повышение качества закалки водой за счет исключения образования закалочных трещин.
Источники информации:
1. Головин Г.Ф., Замятин М.М. Высокочастотная термическая обработка. - Л., 1968. С. 35-40, 83-85, 176-177.
2. Шамов А.Н., Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. - Л.: Машиностроение, 1974. - С. 62, 76.
3. Кидин И.Н. Термическая обработка стали при индукционном нагреве. - М., 1970. С. 3 (прототип).
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
243 Кб
Теги
by17695, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа