Способ термической обработки литых деталей Советский патент 1979 года по МПК C21D1/56 

I

Изобретение относится к области упрочнения стальных изделий с целью повышения их усталостной прочности и может найти применение в машиностроении при изготовлении стальных отливок, в частности отливок тележе грузовых вагонов, преимущественно боковых рам и надрессорных балок.

Известен способ термической обработки деталей, по которому проводят дифференцированное охлахадение различных сечений путем подачи различных охлаждающих сред ij .

Однако данный способ позволяет лишь выровнять скорости охлаждения металла в разных сечениях и снизить уровень внутренних напряжений.

Известен также способ упрочнения отливок надрессорных балок и боковы рам железнодорожных вагонов путем нагрева их до температуры 900-930 С выдержки при этой температуре не менее 1,5 ч и последующего охлаждения на воздухе 2j .

Недостатком указанного способа является разная скорость охлаждения отдельных участков в зависимости от их металлоемкости и конфигурации. Это приводит к образованию термических, как правило, растягивающих.

напряжений в зонах с замедленной скоростью охлаждения, которые, складываясь с рабочими напряжениями, уменьшают долговечность и эксплуатационную надежность деталей.

Цель предлагаемого способа - повышение долговечности и эксплуатационной надежности стальных литых деталей подвижного железнодорожного

состава путем перераспределения внутренних напряжений, направленного на создание или увеличение напряжений, противоположных по знаку рабочим напряжениям по зонам наиболее частых повреждений или наибольших напряжений.

Перераспределение напряжений достигается тем, что в процессе общего охлаждения детали, отдельные ее

зоны подвергают ускоренному охлаждению. При этом.скорость охлаждения металла зон повышенной повреждаемости или наибольших напряжений должна быть на 5- 25®С в минуту больше скорости охлаждения смежных зон до

температуры смежных зон 650-550°С. Разница в скорости охлаждения создает в зонах ускоренного охлгокдения остаточные напряжения сжатия, которые

будучи по знаку обратны напряжениям растяжения обуславливают повышение предела усталости и, соответственно долговечности деталей. Пример. Боковые рамы, изготовленные из стали 20 ФЛ/ загру жают в проходную термическую печь с темпом подачи 16 мин, нагревают до температуры 915±15°С и выдерживают при этой температуре. Время нахождения детали в печи составляет 3 ч 13 мин. После выхода боковой рамы и печи ПРОИЗВОДЯТ охлаждение на возду хе всей детали с одновременным ускоренным охлаждением сжатым воздухом наиболее повреждаемых зон внутренних углов буксовых и рессорных проемов. Скорость охлаждения этих зон составляет 25°С в минуту, смежных зон - 6°С в минуту. Ускорен ное охлаждение заканчивают при температуре смежных зон 600°С. В результате измерения во внутреннем углу буксового проема устано лены остаточные напряжения сжатия, примерно равные 480 кгс/см, что вызывает повышение долговечности боковой рамы. П р и м е р 2. Надрессорные балки, изготовленные из стали 20Л, загружают с темпом подачи 1б мин в проходную термическую печь и нагр вают до температуры с посл дующей выдержкой. Время нахождения балок в печи составляет 3 ч 12 мин. После выхода надрессорной балки из печи производят охлаждение всей детали на воздухе при одновременном ускоренном охлаждении сжатым воздухом нижнего пояса. Скорость его охлаждения составляет в минуту, скорость охлаждения смежных зон 6с в минуту. Ускоренное охлаждение заканчивают при температуре смежных зон . . В результате измерения s нижнем поясе зафиксированы напряжения порядка 200 кго/см Таким образом, применение предла таемого способа термической обработ ки позволило значительно уменьшить величины растягивающихнапряжений (с 625 до 200 кгс/см). Применение предлагаемого способа в промышленном производстве позволя ет повысить предел усталости и, coo вётственн.о, дo пгoввчнocть деталей. Так например, испытания боковых рам показали следующие результаты. Боковые рамы, изготовленные по обычной технологии, имеют предел 42 тс при коэффициусталости Р енте асимметрии 0,3 и базе испытания Ю циклов. Боковые рамы, изготовленные по предлагаемому способу, имеют при том же коэффициенте асимметрии и базе испытаний предел усталости порядка 60 тс. Таким образом, предел усталости боковых рам, обработанных по предлагаемому способу, повысился на 18 т или примерно на 40%. Такое повышение предела усталости обуславливает увеличение долговечности более чем в 2 раза. Предлагаемый способ позволяет повысить эксплуатационные нагрузки на деталь без увеличения ее веса и конструктивных переработок. Формула изобретения 1.Способ термической обработки литых деталей, преимущественно тележек железнодорожного подвижного состава, включающий нагрев до 990-930°С, выдержку при этой температуре и лоследующее охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и долговечности в эксплуатации, зоны наиболее высоких рабочих напряжения охлаждают со скоростью на в минуту большей, чем скорость охлаждения смежных зон, до температуры смежных зон 650-550 с. 2.Способ по П.1, о т л ич а ющ и и с я тем, что, охлаждение зон наиболее высоких рабочих напряжений ведут сжатым воздухом или водовоздушной смесью. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 337416, кл С 21D1/56, 1972 2.Технологическая инструкция на термическую обработку стального литья в термических печах с охладительной камерой ИТ 37-74 Кременчугского завода литья и штамповок, 1974,