Устройство для фиксации осесимметричных деталей при их термосиловой обработке Российский патент 2021 года по МПК C21D8/00 C21D9/28 

Изобретение относится к технологии машиностроения, а более конкретно к устройствам для термосиловой обработки маложестких осесимметричных деталей типа «вал».

Известно устройство для термосиловой обработки валов малой жесткости, включающее стапель, который выполнен в виде трубы из металла с коэффициентом линейного расширения большим, чем у изделия. Устройством того же назначения к заявленному изобретению, выбранным в качестве прототипа, является устройство для термосиловой обработки, содержащее многослойный сборно-секционный стапель, выполненный в виде трубы из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у изделия, внутреннее пространство которого заполнено наполнителем из песка с чугунной стружкой, радиаторы с радиальными пазами, установленные на наружной поверхности изделия по всей его длине, крышки подпятника и сферические пяты для жесткой фиксации изделия с обеих сторон относительно торцов стапеля [1].

Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за наличия в конструкции сборного многослойного стапеля и большого количества радиаторов, а также вредные условия труда, т.к. при охлаждении устройства в масле наполнитель стапеля пропитывается маслом, а скорость его охлаждения очень мала, поэтому происходит выгорание масла и, как следствие, задымление производственных площадей.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению, выбранным в качестве прототипа, является устройство для термосиловой обработки, содержащее стапель в виде двух труб с наполнителем, выполненный из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у детали, резьбовой механизм фиксации деталей с обоих концов в виде двух шайб-сфер и двух гаек для силового замыкания, трубы стапеля вкручиваются друг в друга, каждая из них выполнена с параболическим профилем, механизмы фиксации деталей размещают по периметру стапеля, а наполнитель находится в центральной части стапеля в полости, закрытой с двух сторон резьбовыми заглушками [2].

Недостатком данного устройства является ограниченные технологические возможности. Заготовка испытывает только деформации растяжения и при этой обработке существует неравномерная остаточная деформация по всей длине заготовки, что ведет к короблению готового изделия, потере точности на весь период эксплуатации.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении качества изготовления маложестких осесимметричных деталей с достижением следующих результатов: повышение стабильности размеров и формы осесимметричных маложестких деталей за счет устранения направленности осевых остаточных напряжений, за счет равномерной схемы нагружения; уничтожение технологической наследственности за счет перестройки текстуры материала, что ведет к более равномерному распределению остаточных напряжений по длине детали. Совершенствование конструкции устройства для термосиловой обработки, обеспечивает повышение качества и производительность термосиловой обработки.

Данная задача решается тем, что корпус стапеля выполнен цилиндрической формы, на торцах которого жестко закреплены две крышки и оребрен по наружному диаметру ребрами в виде колец с шагом. Шаг колец должен быть равным шести его диаметрам, при этом на ребрах вырезаны равномерно расположенные по диаметрам ребер не менее шести пазов для фиксации деталей. Один механизм фиксации деталей выполнен в виде жесткого центра, а другой механизм фиксации деталей выполнен в виде центра, имеющего возможность осевого перемещения. Оба указанных механизма установлены на двух указанных крышках. По обеим сторонам пазов на ребрах закреплены две сменные пластины, которые выполнены с прорезями или на ребрах в зоне пазов установлены сменные стопорные шайбы.

Выполнение стапеля монолитным позволяет исключить пластическую деформацию в резьбовом соединении и увеличить срок службы установки.

Размещение фиксаторов деталей по периметру кольцевых ребер без предварительной силовой нагрузки исключает осевое силовое замыкание деталий.

Распределение силовой нагрузки равномерно по длине детали с разбиение на равные зоны деформации обеспечивает равномерную деформацию детали по длине.

Фиксация заготовок в проточенных пазах колец обеспечивает дополнительный отток тепла, что исключает направленность температурной деформации детали. Выбор конструкции захватов в виде двух сменных стопорных пластин позволяет фиксировать детали различных диаметров в широком диапазоне.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема механической обработки детали. На фиг. 2 приведен общий вид устройства для ТСО, на фиг. 3 показан вид А фиг. 2, на - фиг. 4 приведен разрез Б-Б фиг. 2, на фиг. 5 показан разрез Г-Г фиг. 2. На фиг. 6 показан разрез В-В фиг. 5.

Детали 1, с предварительно проточенными кольцевыми канавками устанавливаются в пазы 2 кольцевых ребер 4 стапеля 5. Внутри стапеля 5 находится полость 6, в которую засыпан наполнитель 7 (песок, чугунная дробь). Полость 6 закрыта с двух сторон резьбовыми заглушками 8. Коэффициент линейного расширения стапеля 6 больше, чем у деталей 1. На стапеле 5 закреплены две крышки 9 с обеих сторон стапеля 5. В крышках 9 вмонтированы два центра 10 и 11. Центр 10 регулированный, а центр 11 жесткий. На периферии кольцевых ребрах 4 с обеих сторон пазов 2 крепятся две сменные пластины 12. Пазы пластин 12 выполнены меньшего размера, чем пазы на ребрах.

Устройство для ТСО работает следующим образом. После фиксации деталей 1 в пазах 2 кольцевых ребрах 4 стапеля 5,последний имеет полость 6, которая заполнена наполнителем 7(песок, чугунная дробь). Полость 6 закрыта с двух сторон резьбовыми заглушками 8. На торцах корпуса стапеля 5 с обоех его сторон крепятся две крышки 9 в которых закреплены стопоры 10 и 11. Последние обеспечивают фиксацию детали в процессе термосиловой обработки. Далее стапель 5 с установленными детали 1 нагрев в шахтной печи до рабочих температур закалки или отпуска согласно стандартной технологии термической обработки. За счет большего или меньшего коэффициента линейного расширения или сжатия стапеля материала стапеля 5, больше или меньше чем коэффициент линейного расширения или сжатия детали 1, происходит осевая деформация растяжение или сжатия деталей 1. При охлаждении, за счет большей теплоемкости, охлаждение стапеля 5 происходит медленнее, чем деталей 1, что позволяет сохранить их напряженное состояние в течение всего цикла обработки. Данное устройство позволяет проводить осевую деформацию растяжения или сжатие детали. Для этого на ребрах 4 с каждой стороны прикреплены пластины 12. Для расширения диапазона диаметром обрабатываемых деталей на ребрах 4 с каждой их стороны на пазах 2 крепятся пластины 12 с меньшими размерами, чем пазы на ребрах 4. Использование данного устройства позволяет получить равномерную пластическую деформацию материала детали по всей ее длине и соответственно стабилизировать остаточные напряжения во всем объеме детали, и соответственно стабилизировать геометрические параметры детали, расширить технологические возможности процесса и упростить конструкцию устройства для термосиловой обработки.

Список литературы

1.SU 1708884 А1, 30.01.1992.

2. RU 2381282 С21, 10.02.2010

Изобретение относится к устройству для фиксации осесимметричных деталей при их термосиловой обработке. Устройство выполнено в виде стапеля с корпусом с полостью, которая заполнена наполнителем и закрыта с двух сторон резьбовыми заглушками и содержит механизмы фиксации деталей. Корпус стапеля выполнен цилиндрической формы, на торцах которого жестко закреплены две крышки, и оребрен по наружному диаметру ребрами в виде колец с шагом, равным шести его диаметрам. На ребрах вырезаны равномерно расположенные по диаметрам ребер не менее шести пазов для фиксации деталей, при этом один механизм фиксации деталей выполнен в виде жесткого центра, а другой механизм фиксации деталей выполнен в виде центра, имеющего возможность осевого перемещения, причем оба указанных механизма установлены на двух указанных крышках. По обеим сторонам пазов на ребрах закреплены две сменные пластины, которые выполнены с прорезями, или на ребрах в зоне пазов установлены сменные стопорные шайбы. Технический результат заключается в усовершенствовании конструкции устройства для обеспечения повышения качества и производительности термосиловой обработки. 6 ил.

Устройство для фиксации осесимметричных деталей при их термосиловой обработке, выполненное в виде стапеля с корпусом с полостью, которая заполнена наполнителем и закрыта с двух сторон резьбовыми заглушками, и содержащее механизмы фиксации деталей, отличающееся тем, что корпус стапеля выполнен цилиндрической формы, на торцах которого жестко закреплены две крышки, и оребрен по наружному диаметру ребрами в виде колец с шагом, равным шести его диаметрам, при этом на ребрах вырезаны равномерно расположенные по диаметрам ребер не менее шести пазов для фиксации деталей, при этом один механизм фиксации деталей выполнен в виде жесткого центра, а другой механизм фиксации деталей выполнен в виде центра, имеющего возможность осевого перемещения, причем оба указанных механизма установлены на двух указанных крышках, а по обеим сторонам пазов на ребрах закреплены две сменные пластины, которые выполнены с прорезями, или на ребрах в зоне пазов установлены сменные стопорные шайбы.