Устройство для термической обработки маложестких валов Советский патент 1993 года по МПК C21D9/06 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам бездеформационной термической обработки деталей, и может быть использовано для отпуска длинных нежестких деталей типа вал (осей, штоков, борштанг, тяг, спиц и т.д.) преимущественно габаритных особо малой жесткости.

Известен станок для термической обработки деталей типа вал, содержащий станину с установленными на ней нижними приводными роликами, верхним нажимным роликом, датчиком температуры и регулятором прижима верхнего ролика.

Однако известный станок не позволяет обработать валы особо малой жесткости (с соотношением длины к диаметру свыше пятидесяти), так как при обработке вышеуказанных валов конструкция прижимных роликов станка становится нежесткой и не может успешно противостоять короблению детали во время термообработки. Конструктивно диаметр рабочих роликов известного станка может быть больше диаметра обрабатываемого вала максимально в четыре раза - с учетом размещения спреерного охлаждения. При большем соотношении диаметра рабочих роликов к диаметру обрабатываемого вала зажим последнего невозможен по геометрическим соображениям. Соответственно, при обработке вала с соотношением длины к диаметру свыше пятидесяти, соотношение длины рабочего ролика к его диаметру должно быть выше 12,5. Валы, ролики, имеющие соотношение длины к диаметру свыше десяти, являются нежесткими и слабо сопротивляются изгибу.

Известно также устройство для термообработки маложестких валов, содержащее стапель в виде трубы с равномерно расположенными по ее поверхности отверстиями, выполненную из материала, имеющего коэффициент термического расширения, меньший коэффициента термического расширения материала изделия, и захваты на концах,

Недостатком известного устройства является невозможность качественной бездеел С

XI

со со О

XI

оо

со

формамионной обработки маложестких валов из материала, подвергаемого термическому улучшению (закалка с последующим высоким отпуском), т.к. при последующем высоком отпуске происходит распад мартенсита закалки в троостит (сорбит), имеющих другую плотность и соответственно, из-за отсутствия осевого растягивающего усилия в известном устройстве во время отпуска, деформирование изделия.

Такое устройство применимо для материалов, не подвергающихся закалке, с отпуску после закалки - это стали аустенитного класса типа-8Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, закалка в которых производится для образования и сохранения твердного раствора, а также материалов, подвергающихся закалке с последующим низким отпуском, при котором в мартенсите закалки частично снимаются закалочные напряжения.

Целью изобретения является повышение качества обработки путем уменьшения коробления маложестких валов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве труба выполнена сплошной из мета лла или сплава с коэффициентом термического расширения, большим коэффициента термического расширения материала вала, а захваты выполнены в виде колец с коническими отверстиями с расположенными в них вкладышами, при этом один из захватов закреплен на торце станины посредством резьбы.

Существенной особенностью устройства является то, что натяжение термически обрабатываемой нежесткой детали производится в ее осевом направлении, причем применение в качестве стапеля жесткой трубы из металла или сплава, не претерпевающего мартенситного превращения и имеющего КТР, больший КТР материала изделия, позволяет сохранить созданное перед нагревом под отпуск осевое натяжение изделия до момента нагрева последнего до температуры отпуска и выдержки при этой температуре, тем самым предотвратить увод оси изделия (коробление) при разложении мартенсита закалки, релаксации образовавшихся в детали в момент закалки фазовых и термических напряжений. Подобное устройство позволяет подвергать бездеформационному термическому отпуску маложесткие детали типа вал.

На фиг.1 изображено устройство, разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Устройство содержит трубу 1, неподвижный захват 2 изделия 3, расположенный у нижнего торца трубы 1 и имеющий разрезные вклдыши 4с конической поверхностью, установленные в гнезде неподвижного захвата2, верхний захват 5, имеющий аналогичные вкладыши б, установленный с верхнего торца трубы с помощью резьбового соединения, штифты 7, 8, установленные на трубе 1 и верхнем захвате 5 соответственно для возможности натяжения изделия 3..

Устройство работает следующим образом.

Перед нагревом под отпуск деталь 3 устанавливается внутри трубы 1 с помощью неподвижного захвата 2 и вкладышей 4, а также захвата 5 и вкладышей 6. Вкладыши 4 и 6 выполнены разрезными для возможности установки изделия 3 и имеют коническую поверхность для дополнительного зажима изделия во время осевого натяжения.

С помощью верхнего захвата 5, имеющего резьбовое соединение с трубой 1, используя штифты 8 и 7, создается осевое натяжение изделия 3 до нагрева. При нагреве, за счет использования трубы 1 из металла или сплава, не претерпевающего

фазовых превращений и имеющего КТР, больший КТР материала изделия, происходит дополнительное осевое натяжение последнего, которое сохраняется при выдержке на температуре отпуска, тем самым предотвращается коробление изделия от разложения мартенсита и релаксации фазовых и термических напряжений, образовавшихся при операции закалки.

Использование данного устройства позволяет повысить производительность труда за счет исключения операции правки, промежуточных термических отпусков на стабилизацию формы детали, уменьшения механической обработки за счет ужесточения допусков, учитывающих коробление; повысить экономию металла в 1,5-2 раза и энергии в 2,5-3 раза за счет уменьшения допуска на механическую обработку, учитывающего коробление детали, и исключения

термических отпусков на стабилизацию формы детали.

Формул а изобретения

Устройство для термической обработки маложестк их валов, преимущественно для отпуска, содержащее стапель в виде трубы и расположенных по его торцам захватов, отличающееся тем, что, с целью

повышения качества обработки путем уменьшения коробления валов, труба выполнена сплошной из металла или сплава с коэффициентом термического расширения, большим коэффициента термического расширения материала вала, а захваты выполйены в виде колец с коническими отверстиями и размещенными в них вкладышами,

при этом один из захватов закреплен на торце стапеля посредством резьбы.

Изобретение используется для отпуска маложестких валов (MB) с уменьшением коробления. Сущность изобретения: устройство содержит стапель в виде сплошной трубы из материала или сплава, имеющего коэффициент термического расширения, больший, чем коэффициент термического расширения материала MB. Перед отпуском MB закрепляется с помощью захватов, один из которых закреплен на торце стапеля посредством резьбы. Захваты выполнены в виде колец с коническими отверстиями и расположенными в них вкладышами. 2 ил.

I