Способ упрочнения поверхностей металлических деталей Советский патент 1987 года по МПК C21D8/00 C21D7/08 

1

Изобретение относится к термомеханической обработке металлических деталей, а именно их торцовых поверхностей, и может быть использовано во всех областях машиностроения для повышения твердости и износостойкости, например, запорных деталей трубопроводной арматуры: седел, шиберов, клиньев и т.п.

Цель изобретения - повышение производительности процесса и увеличение глубины упрочненного слоя.

Пример. Упрочняют, седла за- ЗМС1-65х21 (В„65 мм, Рр 21 МПа) нефтегазовой арматуры. Опыты проводят при нагреве трением.попарно

12815962

кольцевых образцов (D

D

65 мм) из сталей

fO

15

30X13 и чугунов СЧ 28Нагрев трением выполня сварки трением при час 750 об/мин и давлении щихся поверхностей 25должительности нагрева 6-8 с и для чугунов 12 прекращают после дости вившейся температуры п трения 950-1200 С. Охл цов проводят сразу пос ния поливом водой.

Результаты обработк в таблице.

Примечание: Исходная твердость, НВ: сталь 40ХН 194-241, сталь

20X13 197-219, чугун В4 45-5 170-207. Исходная не- плоскостность о,1 мм.

Как видно из таблицы, достижение процессе термомеханической обработки

эффективного упрочнения обеспечива-поверхностей по предлагаемому спосоется только при определенных опти-бу. При более низких значениях (10мальных значениях величины удельного19 МПа) удельного давления не обесдавления (25-33 МПа) при трении впечивается эффективный нагрев поверхкольцевых образцов (D

D

нар

80 мм.

65 мм) из сталей 40ХН, 20X13,

30X13 и чугунов СЧ 2848 и ВЧ 45-5. Нагрев трением выполняют на машине сварки трением при частоте вращения 750 об/мин и давлении прижатия трущихся поверхностей 2535 МПа при продолжительности нагрева для сталей 6-8 с и для чугунов 12-14 с. Нагрев прекращают после достижения установившейся температуры поверхностей трения 950-1200 С. Охлаждение образцов проводят сразу после их разведения поливом водой.

Результаты обработки приведены в таблице.

ностей, в связи с чем не достигается необходимый эффект упрочнения поверхности, так как твердость поверхности мало меняется по сравнению с исходной и значительно ниже достигамой при , обработке с удельным давлением в оптимальном интервале.

При более высоких значениях удельного давления (36-50 МПа) происходит сильное тепловыделение и прогрев большого объема металла, повышенный износ трущихся поверхностей в процессе обработки (осадка деталей) и повышенная неплоскостность, В связи

Результаты исследований образцов показывают, что при предлагаемом спо собе обеспечивается получение следую щих значений твердости на упрочняемы 5 трением поверхностях, HRC : из стали 40ХН 48-58; 20X13 51-53; 20X13 51-53 30X13 52-54; из чугуна ВЧ 45-5 52-64 чугуна СЧ28-48 54-61 с глубиной упро ненного слоя 1,0-1,6 мм для стали и 1,2-2,0 для чугуна.

На образцах, подвергнутых трению по известному способу, твердость поверхности для всех сталей составляет не более 36 HRC, а для чугунов - по10

7 - ----С этим снижается эффективность упроч- - рядка 38 HRC с глубиной упрочненного нения обрабатываемых торцовых поверх- слоя не более 0,1 мм. ностей из-за уменьшения локальности их нагрева при трении, прогрева .

большего объема металла и вытеснение

-20

25

30

разогретого металла из трущегося сты ка в грат при повышенной осадке деталей. Это приводит к уменьшению интенсивности охлаждения обрабатываемых по предлагаемому способу по-, верхностей и уменьшению их твердости, т.е. снижению эффективности упрочнения. Кроме того, повышенная неплоскостность, возникающая при интенсивном износе трущихся поверхностей, приводит к ухудшению макрргеометрии обрабатываемых поверхностей.

Таким образом, видно, что только при удельном давлении 25-33 МПа обеспечивается упрочнение поверхности.

По известному способу поверхность 35 детали нагревается трением за счет перемещения стального закаленного ролика со скоростью до 120 м/с относительно поверхности детали с их взаимным прижатием. При этом происходит закалка нагретого при трении слоя за счет охлаждения путем теплоотвода внутрь.детали.

При большой глубине упрочненного по предлагаемому способу слоя повышается износостойкость и долговечность деталей. Малая глубина упрочнения в известном способе не позволяет производить чистовую обработку упрочненной поверхности, что требуется, в частности, для седел задвижек.

Предлагаемый способ отличается от известного большей производительное- тью за счет взаимного попарного yn-i рочнения и большей глубиной упрочненного слоя.

Формула изобретения

Способ упрочнения поверхностей металлических деталей, включающий нагрев трением с последующим разведением трущихся поверхностей и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повьшхения производительности процесса и увеличения глубины упрочненного слоя, нагрев производят попарным трением упрочняемых поверхностей при удельных давлениях 25- 35 МПа.

Редактор В. Петраш

Составитель В, Китайский

Техред А.Кравчук Корректор, А. Тяско

Заказ 7218/21 Тираж 550Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

15964

Результаты исследований образцов показывают, что при предлагаемом способе обеспечивается получение следующих значений твердости на упрочняемых 5 трением поверхностях, HRC : из стали 40ХН 48-58; 20X13 51-53; 20X13 51-53; 30X13 52-54; из чугуна ВЧ 45-5 52-64; чугуна СЧ28-48 54-61 с глубиной упрочненного слоя 1,0-1,6 мм для стали и 1,2-2,0 для чугуна.

На образцах, подвергнутых трению по известному способу, твердость поверхности для всех сталей составляет не более 36 HRC, а для чугунов - по10

7 - ----рядка 38 HRC с глубиной упрочненного слоя не более 0,1 мм.

При большой глубине упрочненного по предлагаемому способу слоя повышается износостойкость и долговечность деталей. Малая глубина упрочнения в известном способе не позволяет производить чистовую обработку упрочненной поверхности, что требуется, в частности, для седел задвижек.

Предлагаемый способ отличается от известного большей производительное- тью за счет взаимного попарного yn-i рочнения и большей глубиной упрочненного слоя.

Формула изобретения

Способ упрочнения поверхностей металлических деталей, включающий нагрев трением с последующим разведением трущихся поверхностей и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повьшхения производительности процесса и увеличения глубины упрочненного слоя, нагрев производят попарным трением упрочняемых поверхностей при удельных давлениях 25- 35 МПа.

Изобретение относится .к термомеханической обработке металлических деталей и- может быть использовано в машиностроении. Цель - повьшение производительности процесса и увеличение глубины упрочненного слоя. Поверхности деталей нагреваются попарно трением с удельным давлением 25...35 МПа до температуры вьппе Ас , разводятся и охлаждаются. При этом обрабатываемые поверхности упрочняются на глубину до 1,0...1,6 мм для стальных деталей и до 1,2. ..2,0 мм для чугунных деталей. 1 табл. ( 1чЭ 00 СП со а