Способ закалки листов Советский патент 1989 года по МПК C21D1/40 

1

Изобретение относится к термооб- работке изделий из стального листа, в частности к способам закалки листов, и может быть использовано в горном машиностроении для упрочнения желобов скребковых конвейеров.

Целью изобретения является уменьшение термических поводок и повышение износостойкости.

Осуществляли закалку листов из среднеуглеродистой стали 35, применяемой для изготовления желобов скребковых конвейеров. Толщина листа 8мм.

Нагрев осуществляли до достижения температуры аустенизадии с противоположной стороны от места лрило- жения нагрева злектролитно-плазмен- ным нагревателем с изменяемым диаметром ванны от 20 до.50 мм. Расход злектролита через спрейера на охлаж- устанавливался 0,01-0,03 м /с-м . Охлаждение зоны нагрева наступает сразу же по выключению подачи электрического тока на нагреватель. Время охлаждения составляло 10-35 с.

В качестве рабочей жидкости (электролита) использовался 15%-ный раствор кальцинированной соды. Электрическое питание обеспечивалось от специального источника с жесткой характеристикой и выходным напряжением 210 В.

Заготовку-лист заземляли, а на анод в электролитно-плазменном нагре- 1вателе подключали положительный вывод источника.

По периферии ванны нагревателя устанавливали душирующее устройство для подачи воздуха с электролитом, обеспечивая расход воздуха 2-3 , а электролита 0,0001 . Оконча- тельное охлаждение после достижения температуры аустенизацни осуществляли с расходом жидкости 0,01 - 0,03 .M .

(Л

4

О

00

Данная интенсивность охлаждения обеспечивала скорость охлаждения в диапазоне 500-600°С/с.

При опробовании способа измеряли прогиб листа на базе 100 мм, определяли размер пятна твердого включения с обеих сторон листа и твердость Твердость характеризовала полноту мартенситных превращений, соотношения размеров твердого включения со стороны нагревателя и с противоположной стороны характеризовали равномерность прогрева участка листа насквозь, а прогиб показывал эффективность способа закалки. Прогиб определяли индикатором часового типа, установленных на опорах с базой 100 мм (таблица).

Локальный нагрев листа до достижения температуры аустенизации с противоположной стороны от места приложения нагрева необходим для обеспечения одинаковых структурных преобразований в металле и, соответственно, одинаковых изменений объема кристаллической решетки металла в локальном термоупрочняемом участке, что обуславливает одинаковые напряжения на поверхностях упрочняемого листа.

Если, например, нагрев локального участка листа осуществляется недостаточно и обратная сторона листа не прогреется полностью по всему участку до температуры аустенитных превра- щений, стрела прогиба составит 0,35м при полном прогреве 0,05 мм (опыты 14-17, таблица). Результаты этих опытов подтверждают важность отличительного признака и достижение на участ- ке листа температуры аустенизации с противоположной стороны от места приложения нагрева.

Режим охлаждения периферии нагреваемых участков имеет решающее значение для получения цилиндрических твердых включений в листе. Интенсивное охлаждение (опыты 25 и 26) уменьшает диаметр твердого включения со стороны нагревателя. Отсутствие охлаждения вообще (опыт 30) или недостаточное охлаждение (опыты 28 и 29) обуславливает увеличение-диаметра твердого включения со стороны нагревателя и, соответственно, увеличение прогиба листа. I Охлаждение листа после нагрева сразу же после отключения электрического тока осуществляли с двух

10

15

20

30

. 35 м 40

470781 .

сторон за счет перемещения листа с нагретым твердым включением между двумя спреерами с подачей электроли- с та до 0,03 м. Таким образом обеспечивали одинаковые условия ох лаждения, что обуславливало одинаковость структурных преобразований в металле. Охлаждение периферии нагреваемого участка осуществляли только во время нагрева и со стороны нагревателя .

Для охлалсдения листа с двух сторон применялись два соосных спреера, между которых посредством шагового механизма, периодически вдвигали лист с нагретыми локальными участками. Расстояние между нагревателем и спреером равно или кратно расстоянию между локальными твердыми включениями на листе.

Опыт 1. Осуществляли нагрев электролитно-плазменным нагревателем, имеющим диаметр активной части ванны 25 20 мм, на листах толщиной В мм, при напряжении 210 В, плотность тока в зависимости от времени нагрева изменяли от 6 до 10 А/см. Результаты опыта показали, что независимо от времени и степени прогрева участка листа прогиб его небольшой, что обусловлено небольшим (20 мм) диаметром закаливаемого участка. Прогиб листа уменьшается при прогреве его насквозь до температуры аустенизации.

Из-за небольшого нагреваемого участка 20 мм рассеивание тепла в масле металла затрудняет прогрев листа насквозьJдо достижения температуры аустенизации на верхней части листа.

Опыт 2. Опыт проводили с нагревателем, имеющим активную часть - ванну диаметром 30 мм. Термические поводки листа при нагреве этим нагревателем уменьшаются с увеличением диаметра и температуры участка листа на противоположной стороне от нагревателя. О температуре листа делали выводы по замерам твердости после закалки.

При оптимальном режиме нагрева за 30 с твердость листа и диаметры закаленного участка почти одинаковы. Термическая поводка минимальная.

О п -ы т 3 и 4. Эти опыты проводили нагревателями, имеющими диаметр ванны 40 и 50 мм. Опыты показывают, что увеличение нагревателя до 5 мм

45

50

55

обуславливает увеличение термических поводок. Даже при одинаковой твердости поверхностей закаленного участка изгиб листа в 2 раза вьше при нагре- ве участка диаметром 50 мм, чем 40 мм Дальнейшее увеличение диаметра обус- ловит увеличение неоднородности и изгиба листа.

Опыт 5. Установив оптимальные технологические параметры: диаметр ванны нагревателя 35 мм, время нагрева листа толщиной 8 мм 30 с, определяли влияние интенсивности охлаждения по периметру нагреваемого участ- ка. Охлаждение проводили во время нагрева воздушно-жидкостным душем. Изменяли интенсивность охлаждения объемом расходуемой жидкости от О до 0,001 . Результаты опыта показали, что интенсивное охлаждение уменьшает КПД нагревателя, снижается твердость и объем закаленного участк Уменьшение расхода жидкости на охлаждение по периферии участка ведет к увеличению объема участка, твердости, но при этом увеличиваются термические поводки. При расходе жидкости 0,0001 наименьшие поводки и номинальный объем закаленного уча- стка без разрушения оплавления поверхности.

Охлаждение нагреваемого участка производили сразу же после нагрева до температуры аустенизации жидкое- тью с расходом 0,03 м /с-м. Время охлаждения составляло 20-25 с.

Структура закаленного слоя стали 35-мелкоигольчатьй и крупноигольча

.

ю is20 . 25зо

5

тый мартенсит до 50-60% объема, остальное - тростомартенсит. Переходная зона - тростомартенсит 40-45 HRC,

Щ);едетатаемый способ закалки листов обладает следующими техническими преимуществами: возможно закаливать детали-листы практически без поводок с обеспечением объема закаленных участков в листе до 60%, что повышает износостойкость деталей, позволяет их эксплуатировать в жестких условиях при знакопеременных нагрузках, вибрациях. В данном случае закаленные у частки работают как твердые макровключения, а пластическое деформирование листа происходит в мягком не закаленном металле, окружающем эти включения.

Формула изобретения

Способ закалки листов преимущественно для желобов конвейеров, включающий электролитноплазменный нагрев локальных участков листа и охлаждение жидкостью, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения термических поводок и повышения износостойкости, участки листа нагревают до достижения температуры аустенизации с противоположной стороны от места приложения нагрева с ограничением наибольшего размера участков 4-5-ю толщинами листа, одновременно с нагревом охлаждают пер Ьферию нагреваемых участков, а после нагрева лист охлаждают с двух сторон.

Изобретение относится к термообработке изделий из стального листа ,в частности, к способам зацепки листов, и может быть использовано в горном машиностроении для упрочнения желобов скребковых конвейеров. Цель - уменьшение термических повозок и повышение износостойкости. На листе осуществляют электролитно-плазменный нагрев локальных участков до достижения температуры аустенизации с противоположной стороны от места приложения нагрева с ограничением наибольшего размера участков 4-5-ю толщинами листа, одновременно с нагревом охлаждают периферию нагреваемых участков, а после нагрева лист охлаждают с двух сторон. 1 табл.