Приспособление для высокотемпературной обработки изделий Советский патент 1991 года по МПК F27D5/00 

ON О СЛ

О

о

Изобретение относится к технологической оснастке для высокотемпературной обработки изделий и может быть использовано в машиностроительной и других отраслях,

Целью изобретения является повышение срока службы приспособления путем уменьшения скорости образования температурных трещин.

На чертеже представлено приспособление, общий вид.

Приспособление состоит из днища 1 и замкнутой прямоугольной обечайки 2, которая по периметру имеет по меньшей мере одну пару двусторонних канавок 3, образующих перемычку 4, толщина которой увеличивается в направлении от верха обечайки к днищу. В перемычке 4 выполнены сквозные отверстия 5, расположенные вертикальным рядом с шагом S, равным 2,2 - 5,5 диаметрам отверстия d, при этом нижнее в ряду отверствие примыкает к днищу.

Технологический цикл работы приспособления включает размещение в нем изде- лий,транспортировкув

высокотемпературную нагревательную печь, нагрев, выгрузку из печи и охлаждение. В процессе эксплуатации приспособления в условиях циклического воздействия температур переменной величины в обечайке 2 и днище 1 возникают знакопеременные внутренние термические напряжения, которые после превышения допустимого уровня приводят к образованию надрывов в верхних частях перемычек 4, являющихся наиболее слабыми и перенапряженными участками конструкции. Образовавшаяся тонкая трещина выполняет функцию температурного шва, обеспечивая свободную де- формацию верхних краев стенок приспособления и снижение величины остаточных напр, жений. В процессе последующей высокотемпературной эксплуатации приспособления происходит раскрытие образовавшейся трещины и ее распространение в направлении к днищу 1. При этом указанное распространение периодически прерывается сквозными отверстиями, встречающимися на пути трещины. В результате периодических остановок продвижения термической трещины - температурного шва в направлении от верха обечайки к днищу - повышается удельная энергия разрушения перемычки 4 по всей ее высоте, поскольку требуется дополнительная упругая энергия на возобновление зарождения и распространение трещины.в ребре, расположенном между смежными сквозными отверстиями. Описанный механизм образования температурного шва в перемычке исключает хрупкое, лавинное ее разрушение и снижает

среднюю скорость образования температурного шва, что увеличивает срок службы приспособления за счет увеличения количества термоциклов, в течение которых величина деформации стенок обечайки и размеры термических трещин находятся в допустимых пределах.

Проведены эксперименты по проверке работоспособности предлагаемого приспо0 собления в сравнении с известным приспособлением Испытанное приспособление представляет прямоугольный литой контейнер с габаритными размерами 220 х 200 х х75 мм, имеющий сочлененные между собой

5 днище толщиной 5,5 мм и замкнутую обечайку, выполненную в виде четырех вертикальных боковых стенок толщиной 5-6 мм, в каждой из которых выполнена одна пара двусторонних канавок с образованием меж0 ду ними перемычки толщиной, монотонно уменьшающейся в направлении к днищу. Образцы контейнеров отливают из стали 10Х18Н9ТЛ в сухие песчаные формы. В перемычках контейнеров выполняют сверле5 нием сквозные отверстия диаметром 4,2 либо 6 мм, располагая их в виде вертикального ряда по высоте перемычки с различным шагом После этого контейнеры запускают в эксплуатацию параллельно с контейнерами

0 со сплошными перемычками. Цикл работ испытанных контейнеров с размещенными в них заготовками постоянных магнитов (масса садки 5 кг) включает нагрев до 1280°С, выдержку при этой температуре 30 - 40 мин и ох5 лаждение на воздухе от 1280°С до цеховых температур со скоростью 100 - 150°С/мин.

В таблице приведены усредненные результаты сравнительных испытаний.

Как следует из результатов эксперимен0 тов, заметное увеличение срока службы контейнера достигается при S (2,5 - 5,5)d. В случае, когда S 2,5 d, срок службы приспособления в целом меньше срока службы известного контейнера, так как термическая

5 трещина, образующаяся в верхней части перемычки, имеет высокую скорость распространения к днищу, обусловленную тем, что трещина легко разрывает невысокие ребра, расположенные между сквозными отвер0 стиями

В случае, когда S 5,5 d, срок службы контейнера с отверстиями в его перемычках существенно не отличается от контейнера со сплошными перемычками, что связано с

5 малым количеством барьеров на пути распространения термической трещины - температурного шва.

Кроме того, эксперименты показывают, что больший положительный эффект достигается в случае, когда нижнее отверстие в

вертикальном ряду примыкает непосредст- венно к днищу, по сравнению с выполнением этого отверстия на некотором расстоянии от днища, так как в последнем случае между отверстием и днищем образу- ется ребро, способствующее концентрации внутренних напряжений. Зародившаяся в этом ребре трещина быстро переходит на днище, что уменьшает срок службы приспособления. При выполнении нижнего отвер- стия, примыкающим непосредственно к днищу, удельная энергия образования термической трещины в днище увеличивается. Как показывают экспериментальные исследования, величина диаметра отвер- стия, равная в пределах d (0,8 - 2,6) д , где д - толщина перемычки, расположенной между двусторонними канавками, не оказывает заметного влияния на достижение цели, а основным является высота ребра между смежными в вертикальном ряде отверстиями, что охарактеризовано отноше- нием шага S отверстий к их диаметру d. Именно параметр S/d характеризует степень торможения распространения терми- ческой трещины - температурного шва по высоте перемычки. Также не оказывает существенного влияния на получение требуемого технического эффекта и смещение а отверстия от продольной оси, равное не бо- лее 0,5 d. (При а 0,5 d устье образующейся трещины в ребре, расположенном над смещенным отверстием, может получить изгиб и обойти это отверстие, в результате чего смещенное отверстие выполняет роль эле- мента, тормозящего распространение трещины).

В целом наиболее предпочтительным является выбор отверстий одного диаметра, равного (0,8 - 2,6)5 , но не более ширины паза, и расположение этих отверстий вдоль продольной оси перемычки, поскольку в этом случае обеспечивается технологичность конструкции, удобство выполнения отверстий и заданная величина S/d.

По сравнению с известным срок службы предлагаемого приспособления увеличивается в 1,3 - 1,4 раза. Результатом этого является экономия дорогостоящего жаростойкого материала и трудовых затрат на воспроизводство высокотемпературной технологической оснастки.

Формула изобретения

Приспособление для высокотемпературной обработки изделий, включающее со- пряженные между собой днище и замкнутую обечайку с выполненными по ее периметру вертикальными пазами в виде двусторонних канавок с образованием между ними перемычки, толщина которой увеличивается от верха обечайки к днищу.о т - личающееся тем,что. с целью повышения срока службы путем уменьшения скорости образования температурных трещин, перемычки выполнены с расположенными вертикальными рядами сквозными отверстиями, размещенными с шагом, равным 2,5 - 5,5 диаметрам отверстия, при этом нижнее отверстие каждого вертикального ряда выполнено с примыканием к днищу.

Изобретение относится к технологической оснастке для высокотемпературной обработки изделий. Цель изобретения - повышение срока службы приспособления путем уменьшения скорости образования температурных трещин. Приспособление состоит из сочлененных между собой днища 1 и замкнутой обечайки 2, имеющей по меньшей мере одну пару двусторонних вертикальных канавок 3, образующих перемычку 4, в которой выполнены сквозные отверстия 5. расположенные вертикальным рядом с шагом, равным 2,5 - 5,5 диаметрам отверстия, при этом нижнее в ряду отверстие примыкает к днищу. В процессе высокотемпературной эксплуатации отверстия являются барьерами на пути продвижения термической трещины - температурного шва в направлении от верха обечайки к днищу, что повышает срок службы приспособления в 1,3 - 1,4 раза. 1 ил , 1 табл. (Л С

Отношение шага между отверстиями в перемычке к диаметру отверстия S/d

Перемычка сплошная ( без отверстий) 1,3- 1.6 1,7-2,4 2,5-3,7 4,0-5,5 6,0-8.0

Среднее количество рабочих циклов до выхода контейнера из строя . шт.

160 144 168 224 216 172