Установка для закаливания деталей Советский патент 1993 года по МПК C21D1/10 C21D1/62 

Изобретение относится к термической обработке деталей, изготовляемых из сплавов на основе железа.

Цель изобретения - повышение производительности и улучшение условий труда.

На фиг. 1 изображен вертикальный осевой разрез предлагаемой установки, слева на этапе нагрева детали, справа на этапе охлаждения детали; на фиг. 2 - вертикальный разрез телескопического цилиндра, слева на этапе нагрева детали, справа на этапе охлаждения детали; на фиг. 3 - вид сверху на индуктор и бак с охлаждающей жидкостью при поднятых поршнях цилиндров (разрез А-А на фиг. 1).

Установка состоит из станины 1, ротора 2, нагревательного устройства 3, бака 4 с охлаждающей жидкостью 5, цилиндров 6, закрепленных на роторе 2, и механизмов 7 фиксирования деталей 8. Станина 1 образована плитами 9 и 10, стянутыми колоннами 11. Ротор 2 образован трубой 12, дисками 13-15, балками 4 и 16, конической шестерней 17. Ротор 2 установлен на шарикоподшипнике 18с возможностью поворота относительно вертикальной оси 19. Шестерня 17 соединена с конической шестерней 20„при- вода поворота 21. На баке 16 установлен шарикоподшипник 22, на котором размещен стол 23 с возможностью возвратно-поворотных перемещений относительно вертикальной оси 19, который снабжен приводом перемещения в виде цилиндра 24 со штоком 25. На столе 23 закреплен цилиндр 26 со штоком 27, а на штоке 27 закреплено нагревательное устройство 3, выполненное в виде индуктора. Бак 4 выполнен в виде цилиндрического резервуара 28, разделенного ребрами 29 на отдельные секторные емкости 30-33. Над каждой секторной емкостью установлен цилиндр 6, который состоит из гильз 34 и 35, поршней 36-38, труб 39-42, плит 43 и 44. На гильзе 35 закреплен механизм 7 фиксирования деталей 8, выполненный с осями 45, рычагами 46, пружиной 47. Рычаги 46 установлены взаимодействусл С

00

ю о ю ю

СА)

ющими с поршнем 38. Установка снабжена уплотнительными кольцами 48 (уплотни- тельные кольца показаны на деталях цилиндра, которые не обозначены позициями).

Внутри бака смонтирован гидро- или пневмопривод, который на чертеже не показан. К каждой секторной емкости подведены трубопроводы для подвода и отвода охлаждаемой жидкости, которые на чертеже не показаны. Установка снабжена системой золотниковых переключателей, которые на чертеже не показаны. Вместо пружин 47 могут быть установлены пневмоаккумулято- ры, а под поршни 37 и 38 в полости поршней 36 и 37 могут быть установлены пружины. Рычаги 46 изготовлены из низкотеплопроводного материала, в котором слабо наводятся вихревые токи (например, из нержавеющей стали или сплава на основе титана). В качестве охлаждающей жидкости 5 использована вода, масло или специальные охлаждающие жидкости.

На фиг. 2 справа в баке не показана охлаждающая жидкость (хотя она в баке имеется). Это сделано для того, чтобы не затенять чертеж механизма 7. Между ротором 2 и столом 23 установлен храповый ме- ханизм, обеспечивающий равенство угловых скоростей ротора 2 и стола 23, когда стол 23 поворачивается в ту же сторону, что и ротор 3 (данный храповый механизм на чертеже не показан). На столе 23 установлены дополнительные цилиндры, аналогичные цилиндру 26, на штоках которых закреплены поворотные устройства для подачи деталей 8 к механизму фиксирования и управления деталей от данного механизма после закаливания деталей (ни дополнительные цилиндры, ни поворотные устройства на чертеже не показаны). Установка может быть снабжена контейнером с деталями 8, подготовленными под закаливание, контейнером для сбора закаленных деталей и механизмами перемещения деталей из контейнера к поворотному устройству и от поворотного устройства к контейнеру (на чертеже не показано).

В исходном состоянии поршни 36-38 находятся в верхнем положении, нижние концы рычагов 46 разведены в стороны действием пружин 47, шток 27 цилиндра 26 находится в нижнем положении, нагревательное устройство 3 находится ниже рычагов 46.

Установка работает следующим образом.

Ротору 2 придают вращение, например, по часовой стрелке, а штоку 25 возвратно- поступательное перемещение, при этом стол 23 совершает возвратно-поворотные

перемещения, причем при повороте столг 23 по часовой стрелке угловые скорости ро тора 2 и стола 23 одинаковы. Когда один ис цилиндров 6 окажется совмещенным с по

5 воротным механизмом (механической ру кой), закрепленным на столе 23, с помощьк поворотного устройства или руки рабочего деталь 8 помещают между рычагами 46 механизма 7, опускают поршень 38, которые

0 сводят нижние концы рычагов 46 и зажимают между концами рычагов 46 деталь 8, подготовленную под закаливание. Когда ротор 2 поворачивается на определенный угол, а стол 23 движется по часовой стрелке (индук5 тор 3 находятся под деталью 8) поднимают шток 27 цилиндра 26 и индуктор 3 оказывается внутри детали 8 (или снаружи детали 8). На индуктор 3 подают электропитание и нагревают деталь 8, затем отключают от ин0 дуктора 3 электропитание, опускают шток 27, а столу 23 придают вращение против часовой стрелки (индуктор 3 совмещают со следующей деталью 8, закрепленной между рычагами 46 соседнего цилиндра 6). После

5 поворота ротора 2 на определенный угол опускают поршень 36, при этом плита 43 нажимает на уплотнительное кольцо 48 и герметизирует секторную емкость, расположенную под первым цилиндром 6. Затем

0 опускают поршень 37, при этом охлаждающая жидкость 5 заполняет весь объем секторной емкости и на жидкость 5 создается избыточное давление. Нагретая деталь 8 охлаждается в жидкости 5 и происходит зака5 ливание детали 8. После поворота ротора 2 на определенный угол поднимают поршни 37 и 36, а затем поршень 38. Под действием пружины 47 нижние концы рычагов расходятся в стороны и освобождают деталь 8 от

0 рычагов 46. Деталь 8 подхватывается поворотным устройством (механической рукой), закрепленным на столе 23, или рукой рабочего и удаляется из рабочей зоны ротора. При повороте ротора 2 на определенный

5 угол первый цилиндр 6 вновь оказывается на позиции закрепления детали 8 в механизм 7, вновь устанавливают деталь 8 в ме- ханизм 7 первого цилиндра и цикл повторяют. Аналогичным образом закреп0 ляют детали 8 в механизмах 7 следующих цилиндров 6, когда они заходят в соответствующие зоны, проводят закаливание и удаление деталей 8 из рабочей зоны ротора 2. Таким образом, ротор 2 вращается с по5 стоянной скоростью на определенных позициях (в определенном интервале времени, за которое стол 23 поворачивается по часовой стрелке), происходит поочередное крепление деталей 8 в механизмах 7 цилиндров

6, нагрев детали 8, герметизация секторных

емкостей 30-33, охлаждение в секторных емкостях деталей 8 в условиях избыточного давления, разгерметизация секторных емкостей, извлечение из них механизмов 7 с деталями 8 и удаление деталей 8 из рабочей зоны ротора 2.

Охлаждение деталей 8 в жидкости 5, находящейся под избыточным давлением в несколько атмосфер, позволяет избежать образования паровой рубашки вокруг ох- лаждаемой детали и выделения паров жидкости в окружающую атмосферу, а это приводит к повышению качества закалки (твердость детали получается более равномерная, давление сжатия предотвращает образование трещин в закаливаемых деталях) и улучшает условия труда для работающих. Кроме того, заявленная установка позволяет повысить производительность труда при закаливании деталей, практиче- ски полностью автоматизировать процесс закаливания. Данная установка не загрязняет окружающую атмосферу, она может вмонтироваться в любую технологическую линию изготовления деталей. Если создать на жидкость 5 высокое давление (десятки и сотни атмосфер), то можно достичь смещения фазовых переходов в область более высоких температур и за счет этого получить аустенитную структуру углеродистой и любой стали, т.е. данная установка позволит расширить возможности термической обработки сталей и сплавов.

Примером использования данной установки может быть изготовление колец подшипников качения, которые будут закаливаться непосредственно в технологической линии, в которую вмонтирована установка.

Формула изобретения Установка для закаливания деталей, содержащая нагревательное устройство и бак с охлаждающей жидкостью, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и улучшения условий труда, бак выполнен в виде цилиндрического резервуара с приводом поворота относительно его вертикальной оси, разделенного на отдельные секторные емкости, и с размещенными над каждой секторной емкостью телескопическими цилиндрами с механизмами фиксирования закаливаемых деталей, а нагревательное устройство выполнено в виде индуктора, установленного с возможностью возвратно-поворотных перемещений относительно вертикальной оси бака.

Сущность изобретения: установка содержит нагревательное устройство и бак с охлаждающей жидкостью. Бак выполнен в виде цилиндрического резервуара с приводом поворота относительно его вертикальной оси, разделенного на отдельные секторные емкости, и с размещенными над каждой секторной емкостью телескопическими цилиндрами с механизмами фиксирования закаливаемых деталей. Нагревательное устройство выполнено в виде индуктора, установленного с возможностью возвратно- поворотных перемещений относительно вертикальной оси бака. Установка позволяет повысить производительность и улучшить условия труда. 3 ил.

я

сриг.2

f3

л-л

(риг.З