Способ поверхностной закалки при индукционном нагреве стальных деталей Советский патент 1992 года по МПК C21D1/42 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к термической обработке деталей машин.

Известен способ поверхностной закалки при индукционном нагреве, включающий индукционный нагрев поверхности до закалочных температур и охлаждение в масле. Этот метод не технологичен при массовом производстве, требует мойки деталей и пожароопасен.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ поверхностной закалки при индукционном нагреве, включающий подачу электромагнитной энергии и индукционный нагрев поверхности до закалочной температуры, прекращении подачи электромагнитной энергии, охлаждение водяным душем.

Недостатком известного способа является возможность образования трещин на деталях сложной формы в местах перехода от одного сечения к другому.

Целью изобретения является предотвращение закалочных трещин.

Указанная цель достигается тем, что подачу электромагнитной энергии прекращают в процессе охлаждения.

Подача водяного душа на поверхность детали и одновременная передача на нее электромагнитной энергии приводит к прохождению охлаждения поверхности с меньшей скоростью, чем в известном способе. В интервале 700-500°С, где охлаждающая способность душа очень велика, это сказывается мало, зато в интервале мартенситно- го превращения, где водяной душ отводит тепло не столь интенсивно, это проявляется очень эффективно.

Вследствие подвода тепла за счет подачи электромагнитной энергии существенно замедляется охлаждение, что способствует отпуску мартенсита в процессе его образования, снижению уровня напряжений I рода, являющихся причиной образования трещин. Кроме того, передача электромагнитной энергии в процессе охлаждения способствует накоплению тепла в глубине изделия, что обеспечивает прохождение самоотпуска после прекращения подачи охсл

С

2 чэ ю сл со

лаждающей жидкости и также способствует предотвращению образования трещин.

Наиболее благоприятным является прекращение передачи электромагнитной энергии за 1-2 с до окончания душевого охлаждения.

Пример. Способ опробован при термической обработке коромысла клапана двигателя ЗИЛ-130. На коромысле клапана поверхностной закалке подвергается носик, который имеет сложную форму, подрезы и выполнен методом точного стального литья. Такие элементы детали-при закалке имеют склонность к образованию закалочных трещин.

При неблагоприятном составе стали, имеющем углерод по верхнему пределу (0,58%), до 10% деталей имеют закалочные -трещины при обработке по известному способу: индукционный нагрев до закалочных температур, прекращение подачи энергии; охлаждение водяным душем, прекращение охлаждения для прохождения сомоотпуска.

Коромысла из стали такого же неблагоприятного химического состава подвергнуты термической обработке по предлагаемому способу. Они были индукционно нагреты поверхностно до закалочных температур за 12с, после чего без прекращения передачи электромагнитной энергии на закаливаемую поверхность подан водяной душ. Индукционная передача электромагнитной

энергии прекращена через 3 с после начала охлаждения, подача воды в душе еще через 1с.

Исследование коромысел показало отсутствие закалочных трещин при одновременном достижении средних допустимых значений твердости НЯСэ 60 на рабочей поверхности.

Отсутствие трещин зафиксировано и

при одновременном прекращении подачи воды и передачи электромагнитной энергии, по значениям твердости имеют нижний предел (HRC3 57). Более позднее прекращение нагрева приводило к недостижению

требуемой твердости на поверхности, более ранее (через 2 с после начала охлаждения) к наличию трещин на отдельных коромыслах. Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечило в отличие от известного способа возможность осуществить закалку без трещин.

Формула изобретения Способ поверхностной закалки при индукционном нагреве стальных деталей,

включающий воздействие электромагнитной энергии и индукционный нагрев поверхности до закалочной температуры, прекращение подачи энергии, охлаждение водяным душем, отличающийся тем,

что, с целью предотвращения закалочных трещин, подачу электромагнитной энергии прекращают в процессе охлаждения.

Использование: изобретение относится к машиностроению, в частности к термической обработке деталей машин. Поверхность коромысла клапана двигателя из стали с содержанием углерода 0,58% индук- ционно нагревают до закалочной температуры, охлаждают водяным душем, далее через 3 с прекращают воздействие электромагнитной индукции и е Ще через 1 с прекращают охлаждение.