СПОСОБ ИНДУКЦИОННОЙ ЗАКАЛКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ С ГАЛТЕЛЯМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C21D9/30 

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано для поверхностной закалки цилиндрических поверхностей с галтелями, например, цапф мостов грузовых автомобилей.

Известен способ индукционной закалки цилиндрических поверхностей с галтелями, включающий установку индуктора относительно цилиндрической закаливаемой поверхности изделия с радиальным технологическим зазором, индукционный нагрев и последующее охлаждение (Натанзон Е.И. Индукционный нагрев в автомобилестроении, 1967, с. 32-34). Этим способом невозможно закаливать цилиндрические поверхности с галтелями.

Известен способ индукционной закалки цилиндрических поверхностей с галтелями, включающий установку индуктора относительно цилиндрической закаливаемой поверхности и закаливаемой галтели изделия с радиальным и торцевым технологическими зазорами, нагрев и охлаждение. Устройство для осуществления указанного способа включает закалочный блок с индуктором и спрейером, Механизм базирования изделия и механизм обеспечения торцевого технологического зазора между индуктором и галтелью (Натанзон Е.И. Индукционный нагрев в автомобилестроении, 1967, с. 74-75, рис. 47, 48).

Этим способом можно закаливать цилиндрические поверхности с галтелями. Недостатком способа является зависимость торцевого технологического зазора от стабильности положения галтели относительно базовых поверхностей для размещения изделия в механизме базирования при закалке. Колебания этого положения приводят к колебаниям торцевого технологического зазора, что влечет за собой ухудшение качества закалки, например, при закалке цилиндрической поверхности и галтели трубчатого изделия. В частности при увеличении торцевого технологического зазора между индуктором и галтелью не обеспечивается прогрев галтели на требуемую глубину, а увеличение времени нагрева для компенсации влияния увеличенного зазора приводит к недопустимым сквозным нагреву и закалке стенки трубчатого изделия.

Целью изобретения является улучшение качества закалки за счет стабилизации торцевого технологического зазора.

Это достигается тем, что в известном способе индукционной закалки цилиндрических поверхностей с галтелями, включающем установку индуктора относительно цилиндрической закаливаемой поверхности и галтели с радиальным и торцевым технологическими зазорами, нагрев и последующее охлаждение, при установке индуктора производят соприкосновение его торцевой поверхности с поверхностью галтели, фиксируют это положение, а затем отводят индуктор на величину торцевого технологического зазора и фиксируют его.

Указанная цель также достигается тем, что в устройстве для закалки с индукционным нагревом, содержащем закалочный блок с индуктором и спрейером, механизм базирования изделия и механизм обеспечения торцевого технологического зазора между индуктором и галтелью, а механизм обеспечения торцевого технологического зазора содержит платформу с приводом и перемещения в направлении совмещения индуктора с изделием на величину торцевого технологического зазора относительно платформы в направлении совмещения индуктора с изделием и каретку, установленную на направляющих и подпружиненную в направлении совмещения индуктора с изделием каретку со средством прижима к направляющим, а закалочный блок закреплен на каретке.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено устройство для закалки с индукционным нагревом в исходном положении; на фиг. 2 то же при соприкосновении индуктора с закаливаемой поверхностью; на фиг. 3 то же после фиксирования этого положения и отвода индуктора с образованием торцевого технологического зазора, на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 разрез -Б на фиг. 1; на фиг. 6 разрез В-В на фиг. 1.

Устройство для закалки с индукционным нагревом содержит механизм 1 базирования изделия 2. Механизм базирования включает базовый центр 2, механизм 4 перемещения и вращения базового центра, прижимной центр 5 и механизм 6 перемещения и вращения прижимного центра.

Изделие 2 имеет базовую поверхность "а", цилиндрическую закаливаемую поверхность "б" и закаливаемую галтель "в".

Устройство также содержит закалочный блок 7, состоящий из индуктора 8, совмещенного со спрейером 9, изоляционной плиты 10, переходной колодки 11 и высокочастотного трансформатора 12.

Устройство также содержит механизм 13 обеспечения торцевого технологического зазора, содержащего платформу 14, установленную на направляющих 15. Для перемещения платформы 14 на направляющих 15 в направлении совмещения индуктора с изделием предназначен привод 16, например, в виде пневмоцилиндра. В платформе 14 размещены направляющие 17, выполненные с возможностью перемещения на величину "г" торцевого технологического зазора в направлении совмещения индуктора с изделием. Для этого служит привод 18, например, в виде пневмоцилиндра. На направляющих 17 установлена каретка 19, подпружиненная пружинами 20 в направлении совмещения индуктора с изделием. На каретке 19 размещен механизм 21 прижима каретки к направляющим 17, например, в виде пневмоцилиндров. На каретке 19 также закреплен закалочный блок 7.

Работа устройства и осуществление способа происходит следующим образом. Изделие 2 базовой поверхностью "а" опирается на центр 3 и поджимается центром 5. Далее платформа 14 перемещается. При этом индуктор 8 размещается относительно цилиндрической закаливаемой поверхности с зазором "д", а также соприкасается с галтелью до образования нулевого торцевого технологического зазора. При этом также каретка 19 перемещается на направляющих 17, сжимая пружины 20. Далее механизм 21 прижимает каретку 19 к направляющим 17, после чего направляющие 17 вместе с кареткой 19 и закалочным блоком 7 перемещаются на величину "г" торцевого технологического зазора, сжимая дополнительно пружины 20 и отводя индуктор 8 от галтели на эту же величину "г". После этого последовательно включаются вращение, индукционный нагрев и охлаждение изделия. Далее платформа 14 и каретка 19 возвращаются в исходное положение, а изделие после остановки вращения освобождается от центров.

Пример. Закалке подвергали цапфу картера заднего моста грузового полуторатонного автомобиля.

Диаметр цилиндрической закаливаемой поверхности 50 мм; радиальный технологический зазор 2,5 мм; радиус галтели 2 мм; диаметр отверстия изделия 35 мм; марка стали 35Х; мощность источника высокочастотного питания 100 кВт; частота тока 8000 Гц.

При закалке изделия согласно прототипу благодаря колебанию положения галтели "в" относительно базовой поверхности "а" (фиг. 1) торцевой технологический зазор "г" колебался от 1 до 2 мм. При зазоре 1 мм и времени нагрева 5 с получили нормальную глубину закаленного слоя по галтели и цилиндрической поверхности. При зазоре 2 мм и времени нагрева 5 с получали глубину слоя на галтели ниже требуемой. При этом же зазоре 2 мм и увеличенном до 8 с времени нагрева получали нормальную глубину слоя по галтели, но завышенную (сквозная прокаливаемость) недопустимую по цилиндрической поверхности.

При закалке изделия согласно предлагаемому способу несмотря на колебания положения галтели "в" относительно базовой поверхности "а" торцевой технологический зазор "г" составлял 1 мм, и при времени нагрева 5 с получали нормальную глубину закаленного слоя по галтели и цилиндрической поверхности.

Преимущества данных способа закалки и устройства для его осуществления состоит в том, что они обеспечивают независимость торцевого технологического зазора от положения галтели относительно базовых поверхностей для размещения изделия при закалке и тем самым стабилизируют указанный зазор. Этим улучшается качество закалки.

Использование: изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано для поверхностной закалки цилиндрических поверхностей с галтелями, например, цапф мостов грузовых автомобилей. Техническим результатом является улучшение качества закалки за счет стабилизации торцевого технологического зазора. Способ включает установку индуктора относительно цилиндрической закаливаемой поверхности и закаливаемой галтели с радиальным и торцевым технологическими зазорами, индукционный нагрев и последующее охлаждение. В процессе установки индуктора последовательно производят соприкосновение индуктора с галтелью до образования нулевого торцевого технологического зазора, фиксирование этого положения и отвод индуктора от фиксированного положения на величину торцевого технологического зазора с образованием торцевого технологического зазора между галтелью и индуктором. Устройство для индукционной закалки содержит закалочный блок с индуктором и скрейером, механизм базирования изделия, механизм обеспечения торцевого технологического зазора между индуктором и галтелью изделия, имеющий платформу, установленную на направляющих. В платформе размещены направляющие с подпружиненной кареткой со средством ее прижима к направляющим. Закалочный блок закреплен на каретке. " с.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ индукционной закалки цилиндрических поверхностей с галтелями, включающий установку индуктора относительно цилиндрической поверхности и галтели с радиальным и торцевым технологическими зазорами, последующие нагрев и охлаждение, отличающийся тем, что при установке индуктора относительно галтели сначала производят соприкосновение его с торцевой поверхностью галтели, фиксируют это положение, а затем отводят индуктор на величину торцевого технологического зазора и фиксируют его. 2. Устройство для индукционной закалки цилиндрических поверхностей с галтелями, содержащее закалочный блок с индуктором и спрейером, механизм базирования изделия и механизм обеспечения торцевого технологического зазора между индуктором и галтелью, отличающееся тем, что механизм обеспечения торцевого технологического зазора имеет платформу с приводом ее перемещения в направлении совмещения индуктора с изделием, размещенные в платформе направляющие с приводом их перемещения на величину торцевого технологического зазора относительно платформы в направлении совмещения индуктора с изделием и установленную на направляющих и подпружиненную в направлении совмещения индуктора с изделием каретку со средством ее прижима к направляющим, а закалочный блок закреплен на каретке.