СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЛИ ВОССТАНОВЛЕНИИЯ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2005 года по МПК B23P6/00 

Описание патента на изобретение RU2245770C2

Предлагаемое изобретение относится к изготовлению и восстановлению изношенных поверхностей деталей преимущественно из углеродистых конструкционных сталей.

Известны способы восстановления деталей наплавкой или напрессовкой компенсирующего материала, например, по а.с. СССР №683882. Основным недостатком известных способов является неоднородная структура восстановленной детали, значительно снижающая ее прочностные показатели, а также высокая материалоемкость.

Известен способ восстановления изношенных поверхностей деталей путем пластической деформации металла из нерабочей зоны в зону рабочих изношенных поверхностей прокаткой роликами-электродами (а.с. СССР №1004062, МКИ В 23 Р 6/02, опубл. 15.03.83, бюл. №10). Такой способ позволяет получить восстанавливаемые детали без использования компенсирующего материала и с более однородной структурой. Однако в процессе деформации в материале возникает напряженное состояние, в результате чего новая структура значительно отличается от первоначальной по показателям прочности, что так же, как и в способе по а.с. №683882, снижает надежность работы восстановленной детали.

Наиболее близким к заявляемому является способ исправления профиля изношенных деталей по патенту СССР №1544177 (МКИ В 23 Р 6/00, опубл. 15.02.90, бюл. №6). Известный способ заключается в перераспределении материала с менее изношенных участков на более изношенные путем пластической деформации и последующей обработке резанием до восстановления заданного профиля. В результате пластической деформации изношенного профиля удается лучше использовать имеющийся материал. Однако прочностные показатели, как и в способе по а.с. №1004062, не регламентируются.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в повышении характеристик конструктивной прочности изготавливаемых или восстанавливаемых деталей из конструкционной углеродистой стали при снижении энергозатрат и расхода материалов.

Поставленная задача решается тем, что перед деформацией производят построение кривых пластического течения аустенита в истинных координатах “напряжение-деформация”, по кривым пластического течения определяют режимы горячей пластической деформации, осуществляют однократный нагрев до температуры выше Ас3, горячую пластическую деформацию по выбранным режимам и закалку.

Предложенная последовательность операций позволяет наряду с формообразованием получить повышенные характеристики конструктивной прочности восстанавливаемых или вновь изготавливаемых деталей. Горячая пластическая деформация по оптимальным режимам обеспечивает увеличение плотности дефектов, равномерное их распределение и возможность образования полигональной структуры горячедеформированного аустенита. Режимы обработки: температура нагрева, скорость и степень одно- и многократного деформирования, время изотермической выдержки горячедеформированного аустенита, скорость охлаждения - выбираются оптимальными для каждой марки стали с целью осуществления необходимой деформации и создания особой субструктуры аустенита, обеспечивающей повышение показателей конструктивной прочности деталей. По современным представлениям субструктура аустенита наследуется конечными структурами стали. Однократный высокотемпературный нагрев для деформации и закалки, обеспечивает наследование особенностей структурного состояния горячедеформированного аустенита в конечных структурах готовой детали. Отсутствие в технологическом процессе повторного высокотемпературного нагрева деталей исключает изменение полученной структуры.

Таким образом, горячая пластическая деформация по оптимальным режимам и последующая закалка при однократном нагреве для всего технологического цикла позволяют получить наряду с формообразованием или восстановлением размеров детали особую структуру - субструктуру и, тем самым, восстановить или повысить показатели конструктивной прочности. При необходимости после закалки производится отпуск.

Выбор оптимальных режимов целесообразно осуществлять для каждой марки стали по кривым пластического течения аустенита в истинных координатах “напряжение-деформация”, нагрев стали осуществляют выше температуры, соответствующей критической точке растворения феррита в аустените (Ас3). Методики построения кривых растяжения в истинных координатах для стали У8 опубликованы, например, в статье “Влияние температуры аустенизации и микролегирования на развитие процессов динамической реклисталлизации эвтектоидной стали” авторов Тихомировой Л.Б. и Решедько В.В. (Межвузовский сборник научных трудов. - Субструктура и конструктивная прочность стали. - Новосибирск. - НЭТИ, 1976. - С.39-46).

При изготовлении или восстановлении деталей, испытывающих в процессе работы динамические нагрузки, целесообразно перед закалкой произвести изотермическую выдержку деталей для образования полигональной структуры горячедеформированного аустенита. Изотермическая выдержка разупрочняет горячедеформированный аустенит и позволяет создать в материале детали развитую субструктуру, обеспечивающую более высокую пластичность и вязкость разрушения материала готовой детали.

При изготовлении деталей, испытывающих в процессе работы только статические нагрузки, закалку деталей целесообразно производить без выдержки горячедеформированного аустенита непосредственно после горячей пластической деформации. В этом случае существенно повышаются прочность и твердость материала.

Величина износа быстро изнашиваемых деталей составляет 1-3% от общей массы. Такая величина износа может быть восстановлена предлагаемым способом за счет использования “свободной массы” детали (уменьшение буртов, фасок и т.д.). Перемещение (перераспределение) материала за счет резерва металла, заложенного на стадии конструирования и изготовления, позволяет повторно и даже многократно восстанавливать быстроизнашиваемые детали и, тем самым, увеличивать их ресурс. При необходимости после термопластической обработки производится механическая обработка деталей, например резанием.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В зависимости от химического состава стали назначают интервал температур нагрева для построения кривых пластического течения аустенита в истинных координатах “деформация-напряжение”. Пределы скорости деформирования стали выбирают с учетом наличия и возможности промышленного технологического оборудования.

При принятых температурах и скорости строят кривые деформации в истинных координатах “напряжение-деформация” и производят структурные исследования высокотемпературного состояния стали.

По полученным кривым пластического течения аустенита и по результатам исследований состояния горячедеформированного аустенита определяют оптимальные режимы и осуществляют однократный нагрев до выбранной температуры выше Ас3, горячую пластическую деформацию по выбранным режимам и закалку.

Примеры конкретного осуществления предлагаемого способа.

Пример 1. Первоначально построили кривые деформации при растяжении в истинных координатах “напряжение-деформация” для рельсовой стали при температурах 800-1000°С через 50°С и скорости 3·10-2 с-1 в интервале степени деформации 2-35%. Время изотермической выдержки горячедеформированного аустенита составляло 2-60 с. По полученным кривым определили оптимальные режимы горячего пластического деформирования и последующей термической обработки: температура нагрева составила 900-950°С, степень деформации - 5-10%, скорость деформации - 3·10-2 с-1. В шахтной печи произвели объемный нагрев детали до температуры 900-950°С. После чего осуществили горячее пластическое деформирование со степенью деформации 5-10% и со скоростью 3·10-2 с-1, изотермическая выдержка составила 5-10 с, произвели закалку охлаждением в масле и последующий отпуск.

Пример 2. Обработку деталей из стали 45 осуществили аналогичным образом (см. пример 1). При этом оптимальные режимы горячего пластического деформирования и последующей термической обработки: температура - 900-950°С, степень деформации - 12-20%, скорость деформации - 3·10-2 с-1. Деталь нагревали до температуры 900-950°С и осуществляли горячее пластическое деформирование со степенью деформации 12-20% и скоростью 3·10-2 с-1, закалку производили охлаждением в воде непосредственно после горячей деформации без паузы.

Обработка предлагаемым способом деталей из рельсовой стали снижает склонность к хрупкому разрушению, повышает показатели прочности, пластичности и вязкости разрушения: Δσ0,2=200 МПа; Δσв=190 МПа; Δψ=8%; работа разрушения увеличивается на 14%; коэффициент интенсивности напряжения - на 18%; стрела прогиба - на 40%; критическое раскрытие трещин увеличивается с 0,071 мм до 0,073 мм по сравнению с показателями после стандартной термической обработки. При этом увеличились контактная выносливость и выносливость при циклических нагрузках: контактно-усталостная прочность - в 1,5-2 раза; сопротивление циклическим нагрузкам - в 1,7 раза.

Эффект упрочнения деталей при обработке таким способом сохраняется при температурах отпуска до 400°С.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления и восстановления деталей из конструкционной углеродистой стали решает техническую задачу повышения показателей конструктивной прочности.

Похожие патенты RU2245770C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2015
  • Попелюх Альберт Игоревич
  • Никулина Аэлита Александровна
  • Попелюх Павел Альбертович
  • Юркевич Мария Руслановна
RU2588936C1
Способ деформационно-термической обработки стали 1990
  • Гуревич Яков Борисович
  • Вираховский Юрий Григорьевич
  • Бащенко Анатолий Павлович
  • Рыклин Александр Михайлович
  • Кан Юрий Евгеньевич
  • Базыма Виктор Иванович
  • Казаков Дмитрий Михайлович
SU1752790A1
Способ термической обработки деталей из углеродистой стали 1988
  • Бахматов Александр Леонидович
  • Щербаков Сергей Федорович
  • Дементьев Владимир Петрович
  • Килин Аркадий Александрович
SU1555376A1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩИХ СТАЛЕЙ 2013
  • Новиков Виктор Иванович
  • Недашковский Константин Иванович
RU2535889C1
Способ производства упрочненного проката 1990
  • Лякишев Николай Павлович
  • Ефименко Сергей Петрович
  • Бащенко Анатолий Павлович
  • Трайно Александр Иванович
  • Тишков Виктор Яковлевич
  • Каракин Юрий Михайлович
  • Сергеев Евгений Павлович
  • Суняев Анатолий Валентинович
  • Тишаев Серафим Ильич
  • Щербединский Геннадий Васильевич
SU1786133A1
Способ изготовления изделий преимущественно из сталей мартенситного класса 1983
  • Гайко Виктор Андреевич
  • Давидович Александр Николаевич
  • Клушин Валерий Александрович
  • Андреев Георгий Васильевич
  • Горбунов Эдуард Матвеевич
  • Дайлиде Кястутис Пранович
  • Микешка Юргис Брониславович
SU1135781A1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ И УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ 2015
  • Дегтярев Александр Федорович
  • Егорова Марина Александровна
  • Назаратин Владимир Васильевич
  • Повеквечных Сергей Алексеевич
  • Лазарев Виктор Васильевич
RU2672718C2
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМНОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 2013
  • Сазонов Юрий Борисович
  • Смирнова Юлия Викторовна
  • Комиссаров Александр Александрович
RU2548339C1
Способ термической обработки быстрорежущей стали 1982
  • Хазанов Иосиф Ошерович
  • Ординарцев Игорь Андреевич
  • Егоров Юрий Петрович
  • Черняков Михаил Лазаревич
SU1089152A1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШЕСТЕРЕН 1996
  • Хромов В.Н.
  • Кулешков Ю.В.
  • Бугаев В.Н.
RU2110387C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЛИ ВОССТАНОВЛЕНИИЯ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к изготовлению и восстановлению изношенных поверхностей деталей преимущественно из углеродистых конструкционных сталей. В способе изготовления или восстановления деталей перед деформацией производят построение кривых пластического течения аустенита в истинных координатах “напряжение-деформация”, по кривым пластического течения определяют режимы горячей пластической деформации, осуществляют однократный нагрев до температуры выше Ас3, горячую пластическую деформацию по выбранным режимам и закалку. Перед закалкой осуществляют изотермическую выдержку деталей для образования полигональной структуры горячедеформированного аустенита. Закалку осуществляют непосредственно после горячей пластической деформации без изотермической выдержки горячедеформированного аустенита. Перемещение материала осуществляют за счет резерва металла, предусмотренного на стадии их изготовления. Обеспечивается повышение характеристик конструктивной прочности изготавливаемых и восстанавливаемых деталей из конструкционной углеродистой стали при снижении энергозатрат и расхода материалов. 3 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 245 770 C2

1. Способ изготовления или восстановления деталей, включающий перемещение материала пластической деформацией, отличающийся тем, что перед деформацией производят построение кривых пластического течения аустенита в истинных координатах “напряжение-деформация”, по кривым пластического течения определяют режимы горячей пластической деформации, осуществляют однократный нагрев до температуры выше Ac3, горячую пластическую деформацию по выбранным режимам и закалку.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед закалкой осуществляют изотермическую выдержку деталей для образования полигональной структуры горячедеформированного аустенита.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что закалку осуществляют непосредственно после горячей пластической деформации без изотермической выдержки горячедеформированного аустенита.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перемещение материала осуществляют за счет резерва металла, предусмотренного на стадии их изготовления.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2245770C2

Способ исправления профиля изношенных деталей 1986
  • Герберт Фельдеверт
SU1544177A3
RU 2070585 C1, 20.12.1996
Способ восстановления шестерен 1988
  • Кулешков Юрий Владимирович
  • Черновол Михаил Иванович
  • Хромов Василий Николаевич
SU1648711A1
RU 96120693 А1, 20.01.1999
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ 1992
  • Алексеев А.М.
  • Бызова Н.Е.
  • Корчагин А.П.
  • Козубенко И.Д.
  • Скотников А.Л.
RU2034690C1
СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ КОЛЕС 1998
  • Кузовков А.Я.
  • Петренко Ю.П.
  • Шегусов А.М.
  • Хафизуллин И.С.
  • Валетов М.С.
  • Комратов Ю.С.
RU2140996C1
Способ упрочнения деталей 1988
  • Дрозд Марк Соломонович
  • Полонский Яков Аркадьевич
SU1733220A1
1992
RU2000338C1
SU 755339 А, 15.08.1980
УПРАВЛЯЕМЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР 0
SU245174A1

RU 2 245 770 C2

Авторы

Решедько В.В.

Решедько П.В.

Аксенов В.А.

Даты

2005-02-10Публикация

2002-09-25Подача