Способ поверхностной термической обработки стальных изделий Советский патент 1992 года по МПК C21D1/09 

Изобретение относится к термической обработке материалов с помощью высокоэнергетических источников нагрева, в частности к лазерной и электронно-лучевой обработке поверхности, и может быть использовано для улучшения эксплуатационных свойств подшипников качения.

Известен способ упрочнения отдельных участков наружной поверхности деталей, заключающийся в том, что производят начальный нагрев упрочняемой поверхности С02 лазером с последующим быстрым охлаждением.

Наиболее близким по технической сущности является способ поверхностей термической обработки стальных изделий, позволяющий повысить срок службы изделий, преимущественно подшипников буровой техники, путем увеличения глубины

закаленного слоя за счет перемещения пятна нагрева по поверхности под углом 20-45° между осью симметрии пятна нагрева и направлением движения (прототип). Недостатком при обработке дорожки качения кольца подшипника по данному способу является получение закаленного слоя по всей ширине дорожки качения, включая места перехода профиля дорожки качения в бортик, являющиеся зонами концентрации напряжений, что отрицательно влияет на эксплуатационные свойства подшипников качения, вследствие разрушения и краевых сколов указанных зон ведущих, как правило, к катастрофическому износу или заклиниванию подшипника

Цель изобретения - улучшение качества подшипников, поверхность дорожек ка- чения колец которых подвергается лучевой

сл

С

1

О OJ

со

00

закалке, путем снижения действия концентраторов напряжения в их кольцах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем обработку высокоэнергетическим источникам нагрева, прово- дят закалку с шириной закаленного слоя Н1 менее ширины дорожки качения Н2, при этом одновременно с закалкой осуществляют отпуск зон перехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик, при- чем отпуск проводят на ширине зоны h, удовлетворяющей условию 2h + Hi На, где Ж - ширина закаленного слоя;

Н2 - ширина дорожки качения кольца подшипника:

h - ширина зоны отпуска.

Обработка дорожки качения кольца подшипника по предлагаемому способу позволяет эффективнее использовать особен- ностилучевойповерхностной

термообработки, в частности, получение слоистой структуры в зоне обработки. Предлагаемое техническое решение позволяет за один цикл лучевой обработки получить на поверхности дорожки качения закаленный слой, твердость которого превышает твердость которого превышает твердость исходного материала кольца подшипника, а сопряженные с дорожкой качения зоны пе- рехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик, являющиеся зонами концентрации напряжений, подвергнув отпуску тем самым снизить их твердость отно- сительно исходной твердости кольца подшипника, и. соответственно, в зонах расположения концентраторов напряжений увеличить пластичность и вязкость материала, что снижает вероятность разрушения материала и образования краевых сколов в этих зонах. При этом механические свойства сердцевины кольца подшипника (основной массы материала) остаются без изменения.

Указанный положительный эффект можно достичь, используя способ поверхностной термической обработки, в дополнение к которому следует провести два цикла локального отпуска зон перехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик, что значительно увеличивает длительРедактор

Техред М.Мор

5 10

15

0

5 0 5

0

0

5

ность технологического процесса лучевой обработки.

Для осуществления лучевой поверхностной термообработки кольца подшипника по предлагаемому способу, обработку дорожки качения шириной Й2 ведут пятном нагрева, обеспечивающим получение закаленного слоя шириной Hi, расположенного симметрично на дорожке качения, причем Н2 Hi, и отпускных зон, расположенных по краям закаленного слоя шириной, причем Hi+2h N2 .

Эксперименты по поверхностной термообработке проводились на лазерной установке Spectra Physics мод, 973.

Обработке подвергались основные несущие кольца подшипника 128721К из стали 55СМ5ФА, исходная твердость 47-48 HRCs.

С помощью луча высокоэнергетического источника на поверхности дорожки качения кольца подшипника шириной Hi ю мм, формировали пятно нагрева, обеспечивающее получение закаленного слоя шириной HI 9,8 мм и отпускных зон шириной h 0,25 мм, линейная скорость перемещения пятна нагрева по поверхности при этом составляет v 10 мм/с, мощность луча Р 2,5 кВт. В качестве поглощающего покрытия использовали фосфат марганца. При этом после лучевой обработки твердость закаленного слоя составила 65-66 HRC3. твердость отпускных зон 40-42 HRC3.

Формула изобретения

Способ поверхностной термической обработки стальных изделий, преимущественно колец подшипников, включающий закалку поверхности дорожки качения кольца подшипника с заданной шириной закаленного слоя и нагрев зон перехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик с помощью луча лазера, о т - личающийся тем, что, с целью улучшения качества подшипников путем снижения действия концентраторов напряжений в их кольцах, закалку проводят с шириной закаленного слоя Hi менее ширины дорожка качения На, при этом одновременно с закалкой осуществляют отпуск зон перехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик, причем отпуск проводят на ширине зоны h, удовлетворяющей условию 2h + .

Корректор А.Мотыль

Изобретение относится к термической обработке материалов с помощью высокоэнергетических источников нагрева, в частности к лазерной и электронно-лучевой обработке поверхности, и может быть использовано в машиностроении для улучшения эксплуатационных свойств подшипников качения. Сущность изобретения заключается в том. что проводят одновременно закалку дорожки качения и отпуск сопряженных с ней зон перехода профиля дорожки качения кольца подшипника в бортик, для чего ширину пятна нагрева выбирают таким образом, чтобы сопряженные с дорожкой качения зоны перехода профиля дорожки качения копьца подшипника в бортик, попадали в зоны отпуска, сопряженные с закаленным слоем, при этом Hi Н2 Hi + 2h, гдз Hi - ширина закаленного слоя; Н2 - ширина дорожки качения кольца подшипника; h - ширина зоны отпуска.