Спосіб поверхневого гартівного зміцнення ріжучо-деформуючим інструментом

 

Область техніки, до якої належить винахід.

Винахід відноситься до області машинобудування, а саме до способів термічного поверхневого гартівного зміцнення, і може бути використано для підвищення зносостійкості деталей машин з закаливаемих металевих сплавів, таких як залізовуглецеві сплави, алюмінієві, титанові сплави та ін

Рівень техніки.

Відомі способи термічного поверхневого гартівного зміцнення з використанням додаткових джерел концентрованих потоків енергії, які підводяться в поверхневі шари деталі, такі як лазерна, електронно-променева, плазмова гарт, електромеханічна обробка та ін., що реалізуються в тому числі на верстатах металлорежущей групи. Концентрований джерело енергії нагріває поверхню деталі, забезпечуючи загартування поверхневого шару. Недоліками зазначених способів є необхідність використання додаткового нагрівального обладнання, висока енергоємність процесів, порівняно мала товщина зміцненого шару, низька продуктивність, різке падіння властивостей зміцненого поверхневого шару по його товщині, складність інтеграції у технологічний процес (элИзвестни способи зміцнюючої обробки точінням, близькі технічної реалізації до заявляється, що усувають більшість перерахованих вище недоліків, але володіють власними суттєвими недоліками. У даних способах пропонується погіршити умови стружкообразования і за рахунок цього підняти температуру поверхневих шарів на оброблюваної поверхні заготовки з отриманням гартівних структур, у тому числі з так званими білими шарами. Це досягається тим, що при точінні використовується інструмент, що має фаску на задній поверхні з нульовим заднім кутом [Kevin Chou Y. / Surface hardening of AISI 4340 steel by machining: a preliminary investigation // Journal of Materials processing technology - 2002, No 124, p. 171-177], або використовується різець має значні негативні значення переднього кута [Зміцнення покриттів спеціальним точінням / Т. З. Скобло, В. о. Коломієць, В. Ф. Рідний, Н. В. Рідний, / Вісник СевНТУ. Вип. 110: Механіка, енергетика, екологія: зб. наук. ін - Севастополь: Вид-во СевНТУ, 2010, с. 208-211].

При обробці може утворюватися білий шар, що складається з залишкового аустеніту, мелкоигольчатого мартенсіту і дисперсних карбідів, володіє підвищеною твердістю порівняно з мартенситом звичайної загартування. Обидва способи реалізуються на стандартному металорізальному обладнанні без приие відходів матеріалу у вигляді стружки, невелика товщина усталеного шару (не більше 100 мкм), неоднорідність структури і твердості по товщині зміцненого шару.

Відомий спосіб поверхневого гартівного зміцнення шляхом шліфування з форсованими режимами обробки [Niemeyer Ν., Foeckerer T., Chaphalkar Ν, Hyatt G. Grind Hardening Method and Apparatus US Patent Application 20130273811 A1, B24B 51/00, Filed: March 15, 2013]. Недоліками зазначеного способу є нерівномірність властивостей по товщині зміцненого шару, висока структурна неоднорідність та наявність відходів у вигляді стружки, оскільки для досягнення гартівних температур потрібні великі глибини шліфування.

Відомий спосіб поверхневого гартівного зміцнення деталей із залізовуглецевих сплавів за патентом РФ 2190024, при якому поверхня упрочняемого вироби нагрівається притиснутим бистровращающимся роликом і охолоджується шляхом подачі в зону обробки мастильно-охолоджуючої рідини. Спосіб усуває такий недолік, як відходи матеріалу у вигляді стружки, але має власні недоліки, такі як надзвичайно низька продуктивність процесу загартування (10...13 мм довжини циліндричної заготовки за хвилину), а також порівняно невелику товщину зміцненого шару (максимум 0,24...0,26 мм). Крім цього необхідний допов� є спосіб механічної лезвійної обробки без відділення стружки [Пат. 2044606 (РФ). Спосіб отримання поверхонь з чергуються виступами і западинами і інструмент для його реалізації / Н.Н. Зубков, А. В. Овчинников // Винаходу - 1995 - №27], який прийнятий за прототип. Метою даного винаходу є отримання поверхонь з чергуються виступами і западинами. Сутність способу полягає в послідовному підрізання поверхневих шарів заготовки без його відділення від заготовки у вигляді стружки інструментом, які мають одну ріжучу і одну деформуючий кромку і пластичному деформуванні підрізаних шарів. За цього способу можливе отримання макрорельефов у вигляді ребер, у тому числі ребер, щільно притиснутих один до одного. Використання даного методу для отримання гартівних структур не можливо і не розглядалася, оскільки пропонувався інструмент з передніми кутами в діапазоні 10...65°, не забезпечує отримання температур подрезанного шару, необхідних для зміни його фазово-структурного стану (загартування). Швидкість різання і товщина подрезаемого шару не розглядалася як фактор управління властивостями матеріалу одержуваних ребер.

Розкриття винаходу.

Технічний результат. Метою справжнього винаходу є створення на закалийствами по всій товщині зміцненого шару без залучення додаткових джерел нагріву, крім тепла, що виділяється при лезвійної обробки, без утворення стружки і з великою продуктивністю.

Сутність винаходу як технічного рішення.

Технічний результат досягається тим, що інструментом, які мають ріжучу і деформуючий кромки, пошарово підрізають поверхневий шар деталі із збереженням механічного зв'язку подрезанного шару з деталлю по своїй вузькій стороні, при цьому пластично деформують підрізані шари передньою поверхнею інструменту, після чого відрізані шари укладаються на деталь деформуючої кромкою інструменту. В процесі підрізання поверхневого шару його пластичного деформування і тертя об інструмент при відповідному виборі геометричних параметрів інструменту та технологічних параметрів обробки домагаються нагріву подрезанного шару до температур фазових переходів для даного оброблюваного матеріалу. Охолодження подрезанного шару здійснюється кондуктивним тепловідводом в заготовку. Для реалізації способу використовується інструмент, що має передній кут на ріжучій кромці не більше 10° і передній кут на деформуючої кромки не більше мінус 30°. Як ріжуча, так і деформуюча кромка може бути прямолин� і фасонної.

Технічний результат досягається тим, що збільшенням товщини шару, що зрізується або зниженням швидкості різання вільну (не контактує з інструментом) бік подрезанного шару не доводять до температур фазових перетворень.

Технічний результат досягається тим, що до або в процесі гартівного зміцнення в зону обробки або до неї вводять легуючі, твердосмазочние або зміцнюючі компоненти.

Технічний результат досягається тим, що підрізані шари укладаються на заготовку з зазором між шарами.

Технічний результат досягається тим, що обробка здійснюється з використанням технологічних охолоджуючих середовищ.

Технічний результат досягається тим, що після гартівного зміцнення зазор між шарами заповнюється мастильними або зміцнюючих компонентами.

Технічний результат досягається тим, що підбором режимів гартівного зміцнення виробляють самоотпуск зміцненого шару.

Заявляється спосіб пояснюється кресленнями.

На фіг. 1 показано схематичне зображення зони обробки.

На фіг. 2 показана схема реалізації способу при токарній обробці.

На фіг. 3 представлені можливі варианѷором.

Фіг. 5 ілюструє можливість повного гартівного зміцнення поверхні і часткового гартівного зміцнення поверхні з утворенням ламінатної структури з шарів різної твердості.

На фіг. 6 представлені результати порівняльних триботехнічного випробувань зразків, зміцнених за заявляється способу порівняно з об'ємно загартованими зразками.

Спосіб здійснюють наступним способом. Ріжучо-деформуючим інструментом 1 (фіг. 1), що має як мінімум одну ріжучу 2 і одну деформуючий крайку 3 пошарово підрізають поверхневий шар матеріалу заготовки 4 без його відділення у вигляді стружки. Підрізаний шар 5 зберігає механічну зв'язок із заготівлею 4 по своїй вузькій стороні. Після підрізання ріжучою кромкою 2 шар матеріалу 5 деформується передньою поверхнею 6 інструменту 1 і укладається деформуючої кромкою 3 на поверхню заготовки 4. Відрізані шари залишаються на поверхні заготовки 4 щільно притиснутими один до одного 7 або у вигляді окремо розташованих ребер. По суті ребро - це не відокремилася по своїй вузькій стороні стружка. У процесі різання ріжучою кромкою 2, пластичного деформування подрезанного шару 5 передньою поверхнею інструменту 6 і деформуючої кр�ператур фазових перетворень за рахунок відповідного призначення геометричних параметрів інструменту, вибору товщини подрезаемого шару і швидкості різання. Кондуктивний тепловідведення через корінь ребра в тіло заготовки 4 забезпечує необхідні для загартування швидкості охолодження. При малій теплоакумулюючої здатності заготовки (малий розмір, тонкостінна деталь) можливе охолодження підрізаних шарів із залученням рідких середовищ, наприклад, поливом. При необхідності, можливе проведення відпустки після пропонованої загартування як самостійної операції, або підібрати режимні параметри обробки, що забезпечують самоотпуск поверхневого шару деталі.

Фіг. 2 показує приклад реалізації способу на токарному верстаті при зміцненні зовнішньої циліндричної поверхні. Ріжучо-деформуючий інструмент у вигляді різцевого вставки 1 закріплений в державке 8, яка, в свою чергу, закріплена в різцетримачі токарного верстата. Заготівля 4 має головне обертальний рух Dрінструмент має поступальний рух Dsвздовж осі заготовки. В результаті обробки на поверхні заготовки утворюється шар з щільно притиснутих один до одного, або стоять з зазором, частково, або повністю загартованих ребер 7.

Інтенсифікацією пластичних деформацій за рахунок зміни геометричигаются температури подрезанного шару, перевищують температуру структурно-фазових перетворень оброблюваного матеріалу. Високі температури і швидкості нагріву, високі швидкості і ступеня деформації, значно інтенсифікують процес фазових переходів і призводять до утворення структур нового типу, аж до наноструктурованих. Вимірювання температури різання методом природної термопари при закалочном зміцненні сталі показало її значення, що перевищує 1000°C, що з урахуванням високих ступенів деформації достатньо для здійснення фазових переходів. Розрахунок швидкості нагріву подрезанного шару показав значення 1,0...1,5 мільйона градусів в секунду.

Продуктивність операції гартівного зміцнення за пропонованим способом аналогічна продуктивності напівчистовій токарної обробки. Наприклад, час на обробку ділянки сталевого вала довжиною 200 мм і діаметром 80 мм становить близько 1 хвилини.

В умовах значних пластичних деформацій, тертя подрезанного шару про робочі поверхні інструменту, високошвидкісного нагрівання до температур фазових переходів і подальшого охолодження з сверхкритическими швидкостями за рахунок кондуктивного тепловідведення в холодну серцевину заготовки (при необходимостилошной або часткової (по товщині подрезанного шару) гарту. Зазначені умови дозволяють отримувати в матеріалі ребра високотверді нетравящиеся структури (так званий "білий шар"), які являють собою квазиравновесную аустеніт-мартенситную систему з високодисперсним наноразмерним кристалічним станом.

Можлива наскрізна загартування ребра, або його часткова загартування на певну товщину. На фіг. 3 представлені можливі варіанти поверхневого гартівного зміцнення за пропонованим способом: з повним (фіг 3а, б) або частковим (фіг 3в, г) зміцненням матеріалу ребра, з щільно упакованими ребрами без проміжків між ними (фіг 3а, в) або з залишенням міжреберних проміжків (фіг 3б, г).

Принцип керування шириною міжреберного проміжку заснований на виборі кута підрізання поверхневого шару φ і кута отгибки подрезанного шару φ1ріжучо-деформуючим інструментом і пояснюється фіг. 4. При значеннях кута підрізання φ<φ1формуються оребренням структура, що має міжреберний проміжок b (фіг. 4а), що дорівнює

b=S0·(sinφ1-sinφ),

де S0- величина подачі інструменту за цикл головного руху різання (подача на оборот деталі для токарної обробки або подача на зуб для фрезерної обробки), що забезпечує величину �вання рідких або твердих мастил, а також кишенями для збору продуктів зносу в парі тертя.

При значеннях φ≥φ1(фіг. 4б) ребра будуть щільно притиснуті один одному з нульовим міжреберних зазором.

Після гартівного зміцнення по заявляється способу для деталей тертя вимагається додаткова механічна обробка для усунення загострених вершин ребер, що можливо здійснювати на тому ж верстаті, на якому проводилася загартування. Це можуть бути методи пластичного деформування (наприклад, алмазне вигладжування), лезвійної обробки (так зване тверде точіння різцями з ріжучої кераміки або ельбор) або шліфування (при установці на токарний верстат шліфувального пристосування). Видалення вершин може також здійснюватися окремо на шліфувальних верстатах.

Для сталей апробовано отримання повністю зміцненого поверхневого шару з формуванням так званого "білого" шару. На фіг. 5а показаний поперечний зріз зразка із сталі 40Х з зміцненого шару товщиною 0,6 мм і твердістю 720 HV0,1, що еквівалентно твердості HRC 61. На середньовуглецевих сталей отримана частково зміцнена поверхню з чергуванням похилих "білих" шарів товщиною 50...100 мкм твердістю 650...950 HV0,1і менш тверд�80...370 HV 0,1) глибиною до 1,5 мм (фіг. 5б).

На низьковуглецевих сталях (сталь 20) отримано зміцнений шар з твердістю 580 HV0,1(еквівалентно 54 HRC), що недосяжно іншими методами, використовують концентровані потоки енергії.

Спосіб апробований також при отриманні зміцненого шару на попередньо термооброблених деталі (сталь 40Х) з твердістю до зміцнення HRC 56. Після поверхневого зміцнення з заявляється способу отримана твердість 830 HV0,1, що еквівалентно 65 HRC.

Відомо, що "білі шари" володіють підвищеною корозійною стійкістю, що дає підстави для використання заявляється способу для підвищення корозійної стійкості деталей.

Пропонований спосіб зміцнення реалізується на стандартному металорізальному обладнанні токарної або фрезерної груп і не вимагає залучення додаткової технологічної оснастки. На прикладі токарної обробки інструмент встановлюється в резцедержатель токарного верстата, заготівлі надається обертальний рух, інструменту поступальний рух подачі вздовж осі деталі. Завдяки простоті організації запропонованого способу, з'являється можливість суміщення операцій механічної обробки і її поверхневої гарту на одному верстаті� додаткові джерела енергії. Також істотно підвищується швидкість термообробки. Порівняно з пічної загартуванням значно скорочується час виготовлення деталі (час загартування за пропонованим способи в рази менше часу пічної загартування, відпадають транспортні та установчі операції).

Пропонований метод поверхневої гарту поєднує переваги як високотемпературної термомеханічної обробки (високі температури і ступеня деформацій), так і лазерного гартування (високі швидкості нагріву та охолодження), при цьому на деталі товщина модифікованого шару істотно перевершує ту, що утворюється після лазерного гартування при забезпеченні сталості властивостей зміцненого шару по товщині.

Проведені триботехнічні випробування зразків з зміцненням по заявляється способу підтвердили їх працездатність у вузлах тертя ковзання. Порівнювалася інтенсивність зношування і коефіцієнт тертя (фіг. 6) зразків зі сталі 40Х з об'ємним загартуванням у воду і масло і подальшим низьким відпусткою (за режимам, рекомендованим довідниками) із зразками, зміцненими по заявляється способу без відпустки і з низьким відпуском при температурі 200°с протягом 40 хвилин. Випробування проводили на машині тертя Amsler A135 сплав ВК8. Як видно з гістограми (фіг. 6а), зразки, загартовані за пропонованим способом мають зносостійкість на 10...40% вище порівняно із зразками, загартованими об'ємним загартуванням. Зразки, зміцнені за пропонованим методом, також мають знижений на 6...16% коефіцієнт тертя (фіг. 6б).

Приклад реалізації способу. Упрочнялась зовнішня поверхня циліндричного зразка діаметром 40 мм довжиною 80 мм зі сталі 40Х в стані поставки з отриманням повністю загартованих ребер, які не мають зазору між ними (структура, зображена на фіг. 3а) з зміцненого шару товщиною 0,5 мм і твердістю HRC 58...61. В якості базового верстата використовували токарно-гвинторізний верстат моделі 16К20. Ріжучо-деформуючий інструмент з ріжучої кераміки, мав кут підрізання (головний кут інструмента в плані) і кут отгибки (допоміжний кут інструмента в плані) φ=φ1=51°. Передній кут на ріжучій і деформуючої кромках становив мінус 49°. Поздовжня подача інструменту становила 0,1 мм, глибина різання 0,8 мм, швидкість різання 3,3 м/с. Час гартівного зміцнення ділянки валу довжиною 80 мм склало 30 секунд. Мастильно-охолоджувальних рідин не використовувалося. Після зміцнюючої обробки виконувалося зняття трикутних за�гой приклад реалізації способу. Даним способом упрочнялась зовнішня поверхня циліндричного зразка діаметром 60 мм довжиною 90 мм із сталі 35 в стані поставки з отриманням щільно упакованих частково зміцнених ребер (структура, зображена на фіг. 3в) з зміцненого шару товщиною 0,8 мм, твердістю у зонах загартування HRC 55...67 і в м'яких прошарках HRC 35...37. В якості базового верстата використовували токарно-гвинторізний верстат 16К20. Ріжучо-деформуючий інструмент з твердого сплаву мав кут підрізання (головний кут інструмента в плані) φ=45° і кут отгибки (допоміжний кут інструмента в плані) φ1=39°. Передній кут на ріжучій і деформуючої кромках становив мінус 18° і мінус 60° відповідно. Поздовжня подача інструменту становила 0,3 мм, глибина різання 1,2 мм, швидкість різання 2,5 м/с. Товщина загартованої прошарку в ребрі склала в середньому 0,07 мм при товщині ребра 0,24 мм Час гартівного зміцнення ділянки валу довжиною 90 мм склало 23 секунди. Мастильно-охолоджувальних рідин не використовувалося. Після зміцнюючої обробки виконувалося зняття трикутних загострень вершин ребер на цьому ж токарному верстаті різцем з ріжучою частиною з кубічного нітриду бору.

Використання запропонованого способу забе�еобразования механічної енергії металорізального верстата в теплову енергію, та не вимагає додаткових пристроїв або тривалого пічного нагріву. Локальний бистропротекающий нагрівання та охолодження поверхні деталі виключає зневуглецювання поверхневого шару, повідці деталі, істотно знижує окислення. Спосіб дозволяє формувати композиційну структуру поверхневого шару деталей з чергуванням шарів високотвердих і більш пластичних прошарків при збереженні вихідних властивостей нижележащих шарів металу. Спосіб дозволяє формувати наноструктуровані композиційні зміцнені поверхневі структури з високими трибологическими властивостями, підвищують зносостійкість поверхонь деталей машин, що недоступно жодному з відомих методів обробки.

В процесі гартівного зміцнення в зону обробки або до неї можна вводити поливом, розпиленням, змазуванням і т. п. легуючі, твердосмазочние або зміцнюючі компоненти у вигляді паст, суспензій, аерозолів, порошків. Як легуючого компонента може бути використана суспензія колоїдного графіту в мінеральному маслі, що наноситься на поверхню різання пористим роликом або поливом безпосередньо в зону різання. Незважаючи на короткочасність процесу, вуглець �нями деформації підрізані шари.

Як твердосмазочного компонента можуть бути використані порошки або суспензії лускатого графіту, дисульфіду молібдену та ін. речовин. Можливо натирання поверхні різання баббитовим, олов'яним, мідним стрижнем або іншим металом, або речовиною, що є твердим мастилом.

Після обробки зазори між зміцненими шарами, показаними на фіг. 3б, м, можуть бути заповнені мастильними або зміцнюючих компонентами. Наприклад, в якості мастильного компонента може слугувати консистентне мастило, або фторопластова емульсія з частинками MoS2з подальшою полімеризацією емульсії в міжреберних проміжках. Зазори можуть бути заповнені бабітом, оловом або ін. твердосмазочними металами допомогою газополум'яного нагріву. В якості зміцнюючого компонента зазори можуть бути заповнені керамиконаполненними полімерними композиціями з їх подальшою полімеризацією.

1. Спосіб поверхневого гартівного зміцнення деталей, що відрізняється тим, що здійснюють пошарове підрізання ріжучою кромкою ріжучо-деформуючого інструменту поверхневого шару деталі із збереженням його механічного зв'язку з деталлю по своїй вузькій стороні, пластичне деформування подрезанн�мента, при цьому в процесі підрізання виробляють нагрівання шару до температур фазових перетворень тертям і пластичним деформуванням при взаємодії з інструментом, які мають передній кут на ріжучій кромці не більше 10°, а передній кут на деформуючої кромці - не більше мінус 30°, причому швидкість різання і товщину подрезаемого шару встановлюють в залежності від температури фазових перетворень металу оброблюваної деталі.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при збільшенні товщини подрезаемого шару або зниженні швидкості різання бік подрезанного шару, не контактує з інструментом, не доводять до температур фазових перетворень.

3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що підрізані шари укладають на заготовку з зазором між шарами, при цьому після гартівного зміцнення зазор між шарами заповнюють мастильним або зміцнюючих компонентами.

4. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що до або в процесі гартівного зміцнення до зони обробки, або в неї вводять легуючі, твердосмазочние або зміцнюючі компоненти.

5. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що обробку деталі здійснюють з використанням технологічних охолоджуючих середовищ.

6. Спосіб за п. 1 іл>

 

Схожі патенти:

Спосіб термосиловой обробки довгомірних осесиметричних деталей і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до термосиловой обробці маложестких осесиметричних заготовок типу «вал». Для підвищення якості заготовок здійснюють силовий вплив на заготовку за межею дії закону пружності в межах обраного ділянки заготовки, управління межею текучості при силовому впливі виробляють шляхом регулювання температурного впливу на ділянку заготівлі, деформування заготовки виробляють вигином, заготівлю перегинають знакопеременно, одночасно з деформуванням вигином ведуть обертання заготовки з одночасною її осьовою подачею, причому згинальний момент не повинен бути прикладений на відстані більше п'яти діаметрів заготовки від місця перегину з фіксацією опрацьованого ділянки заготовки в поперечному напрямку. Пристрій для реалізації способу містить нагрівальний елемент і опорні ролики, послідовно встановлені приводи осьової подачі і обертання заготовки, здвоєні силові ролики, механізм повороту і поперечного зсуву заготовки, виконаний у вигляді столу, пов'язаний з приводом поперечного зсуву заготовки і має пов'язану з приводом повороту муфту і жорстко закріплену в ній напрямну трубу для фіксації в �навливается від місця вигину заготовки з боку пари силових роликів на відстані, не перевищує п'яти діаметрів заготовки. 2 н. і 1 з.п. ф-ли, 6 іл.

Спосіб термомеханічної обробки економнолегованих сталей

Винахід відноситься до області термомеханічної обробки і може бути використане для виготовлення відповідальних елементів конструкцій, кріпильних виробів різного призначення. Для підвищення комплексу механічних властивостей конструкційних сталей з усуненням схильності їх до зворотної відпускної крихкості і досягнення високих механічних і експлуатаційних властивостей заготовку зі сталі 35ХГСФ піддають холодній пластичній деформації зі ступенями обтиску 10-30%, потім нагрівають до субкритических температур Ac1 - (5÷5)°C зі швидкістю 5÷20 град/хв і витримкою при цих температурах 1,5÷3 години. Далі з субкритичною температури виробляють нагрівання заготовки під гарт до температури Ac3+(30÷40)°C, гартують в масло і піддають відпустці при 500÷550°C. 1 табл.

Спосіб термомеханічної обробки низьколегованої сталі

Винахід відноситься до металургії, переважно до області термомеханічної обробки низьколегованих сталей, і може бути використане для виготовлення відповідальних елементів конструкцій, кріпильних виробів різного призначення. Для підвищення твердості, міцності, в'язкості руйнування, оброблюваності сталі і отримання сталі з дрібнозернистою структурою заготовку зі сталі 9ХС піддають куванні і гартуванні з температури кування, потім нагрівають під деформацію до Ac1 - (5-15)ºC зі швидкістю від 80 до 100 град/хв, витримують при цій температурі від 2 до 2,5 год і проводять деформацію зі ступенем від 30 до 60%, після деформації нагрівають під гарт до Ac1 + (40-50)ºC і охолоджують в масло. 1 табл.

Спосіб стабілізації геометричних параметрів маложестких валів

Винахід відноситься до способів термосиловой обробки маложестких осесиметричних деталей типу «вал». Для підвищення якості деталей здійснюють статичну силову дію на вал в процесі повного циклу термообробки, який поділяють на подцикли, при цьому один кінець вала закріплюють жорстко, а другий кінець - з можливістю переміщення, протягом кожного з подциклов прикладають силовий вплив до всього валу, виробляють нагрівання валу в межах ділянки, потім здійснюють закручування в одну сторону цієї ділянки з подальшим його охолодженням, потім цикл повторюють для іншої ділянки з його закручуванням в іншу сторону за межею дії закону пружності. 4 іл.

Спосіб виготовлення наплавленого ріжучого інструменту

Винахід відноситься до інструментального виробництва, а саме виготовлення металорізального інструменту із застосуванням наплавлення. Спосіб виготовлення наплавленого ріжучого інструменту включає механічну і термічну обробку корпусу, наплавлення швидкорізальної сталлю робочого шару, його поверхневе пластичне деформування і високотемпературний відпуск. Згідно винаходу при поверхневому пластичному деформуванні здійснюють зміцнення металу зони термічного впливу наклепом, а високотемпературний відпуск наплавленого металу виконують локальним. Технічним результатом винаходу є скорочення витрат швидкорізальної сталі, витрат на наплавлення і термічну обробку, підвищення технологічності та продуктивності процесу виготовлення наплавленого ріжучого інструменту. 4 іл.

Спосіб обробки вироби з тонкого листа

Винахід відноситься до галузі металургії та машинобудування і може знайти застосування при виготовленні загартованих тонколистових деталей. Спосіб включає установлення заготовки в порожнину штампа, електронагрів її в штампі і одночасне з нагріванням розтягнення вироби, подальше охолодження в штампі, при цьому розтягнення здійснюють до напруг, що перевищують межу текучості матеріалу виробу. Отримана в результаті такого способу обробки структурний стан металу заготовки дозволяє значно підвищити весь комплекс міцнісних властивостей металу, таких як межі пружності, текучості і міцності, забезпечивши одночасно більший запас міцності і пластичності. Поряд з названими властивостями в значній мірі підвищується ударна в'язкість при кімнатній і низької температур, знижуються поріг холодноламкості і чутливість до відпускної крихкості. 1 іл.

Спосіб термомеханічної обробки сталей аустенітного класу

Винахід відноситься до галузі металургії конструкційних сталей і сплавів, а саме до термомеханічній обробці аустенітних корозійностійких хромонікелевих сталей. Технічним результатом винаходу є підвищення міцнісних властивостей сталі при відносно невисоких температурах деформації із збереженням однорідної аустенітної структури. Для досягнення технічного результату спосіб включає пластичну деформацію методом прокатки, причому попередньо заготівлю стали піддають гомогенизационному відпалу в інтервалі температур 1273-1373 До протягом 30 хвилин, з наступним охолодженням у воді. Прокатування проводять у два етапи: перший етап - в інтервалі температур 673-973 До щирої ступеня деформації від 0,5 до 1 з наступним відпалом в інтервалі температур 673-873К і часом витримки від 1 до 2 годин із подальшим охолодженням на повітрі, другий етап - в інтервалі температур від 673-773 До щирої ступеня деформації понад 2 з подальшим охолодженням на повітрі. 1 табл., 2 іл.,1 пр.
Винахід відноситься до технології машинобудування і може бути використане у виробництві пружин з закаливаемих марок сталі. Для підвищення якості пружин і зниження енерговитрат здійснюють швидкісний нагрів прутка до температури вище точки Ac3 фазових перетворень, пластичну деформацію прутка гвинтовим обтисненням з закручуванням в напрямку стиснення витка пружини, негайну гарячу навивку пружини при температурі вище Ac3 з негайною повитковой загартуванням і відпустку з забезпеченням анізотропне орієнтованої структури сталі. 1 з.п. ф-ли, 1 пр.

Сталевий рейок і спосіб його виготовлення

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до сталевого рейці, що застосовується при залізничному перевезенні вантажів. Рейка виконаний із сталі, яка містить, мас.%: від більш ніж 0,85 до 1,20 С, від 0,05 до 2,00 Si, від 0,05 до 0,50 Mn, від 0,05 до 0,60 Cr, Р ≤ 0,0150, Fe і неминучі домішки - інше. Не менш 97% поверхневої частини голівки, що знаходиться в області від поверхні кутовій частині головки і верхньої частини головки як вихідної точки до глибини 10 мм, має перлітову структуру. Твердість по Віккерсу перлітної структури становить HV 320-500. Значення відношення CMn/FMn, становить від 1,0 до 5,0, де CMn [ат.%] - концентрація Mn в цементитной фазі в перлітною структурою, FMn [ат.%] - концентрація Mn в феритної фази. Головна частина рейок володіє одночасно високими значеннями зносостійкості і ударної в'язкості. 2 н. і 1 з.п. ф-ли, 13 іл., 3 табл., 1 пр.

Спосіб підвищення міцнісних властивостей сталі і опору втрати стійкості

Винахід відноситься до дослідження міцнісних властивостей металів і може знайти застосування при розрахунку елементів конструкцій та деталей машин. Сутність: здійснюють деформаційне старіння зразка, додаток статичного навантаження без зміни знака навантажувальної сили і знака деформації до повного проходження пластичних деформацій на майданчику плинності з виходом в зону зміцнення, нагрівання і витримку при заданому температурному режимі. Пластична деформація становить 1-2%, а сам процес деформаційного старіння складається з декількох циклів, кількість яких обумовлено закінченням проходження рівномірної деформації по довжині зразка. При навантаженні зразка використовують стискає навантаження. Технічний результат: підвищення міцнісних властивостей сталі і опору втрати стійкості при статичних стискаючих навантажень за рахунок підвищення критичного напруги, що викликає втрату стійкості стиснутих стержнів.

Спосіб визначення термічної сумісності різних конструкційних сталей в плакированном виробі енергетичного обладнання

Винахід відноситься до способів встановлення можливості термічного поєднання різних конструкційних сталей в плакованих виробах і може знайти застосування на підприємствах енергетичної галузі, в проектних і науково-дослідних організаціях при проектуванні і виготовленні енергетичного обладнання. Для забезпечення сумісності конструкційних сталей плакованого вироби спосіб включає підготовку еталонів з кожної сталі, проведення їх термоциклювання, за результатами якого обчислюють залишкові напруги першого роду після відповідних температур термоциклування. Визначають залежно залишкових напружень першого роду від температури термоциклування для кожного еталона і межа міцності σв для кожної розглянутої сталі. Порівнюють модуль різниці залишкових напружень першого роду еталонів при робочій температурі вироби з найменшим із значень межі міцності σв при цій же температурі. За результатами визначають термічну сумісність конструкційних сталей, що використовуються в плакированном виробі, для яких модуль різниці залишкових напружень першого роду при температурі термоциклування еталонів дол�

Спосіб термообробки робочої поверхні головки рейки

Винахід відноситься до способів термообробки робочої поверхні головки рейки для зміцнення робочих поверхонь шляхом поверхневої електроконтактного термообробки. Спосіб термообробки робочої поверхні головки рейки включає обробку робочої поверхні головки рейки за допомогою пересувного пристрою безпосередньо на шляхах без демонтажу рейок. Обробку здійснюють электроконтактним нагріванням з пропусканням електричного струму через контактні елементи, прижимаемие до оброблюваної поверхні під тиском, з подальшим охолодженням зони нагріву і на дільницях робочої поверхні головки рейки при досягненні критичного зносу поверхневого шару рейки, що становить 1,5...2,0 мм і має мартенситную структуру. Електроконтактний нагрівання робочої поверхні головки рейки здійснюють до температури гартування 850°С і охолоджують водою з температурою 18-20°С. Перед термообробленням проводять корекцію робочої поверхні головки рейки шліфуванням. Пристрій виконано пересувним у вигляді візки на колесах з двома ребордами, рама якої складається з рухомої і нерухомої частин. На нерухомій частині рами перпендикулярно напрямку рухи руху встановлені з двох сторін ковзні нагрівальні контактні елементи, шліфувальні головки з приводом за допомогою кронштейнів і телескопічних штанг, нагрівальні контактні ролики і охолоджуючий пристрій з соплами. При цьому рухома частина рами з'єднана з нерухомою її частиною допомогою гідроциліндра двосторонньої дії з двостороннім штоком. Нагрівальні елементи і шліфувальні головки мають регулятори сили притискання до робочої боковій поверхні головки рейки і з'єднані з телескопічними штангами через ізолюючі елементи. Нагрівальний контактний ролик має струмознімач з поджимними пружинами. Технічний результат полягає в підвищенні зносостійкості і довговічності чинного залізничного шляху. 2 н. і 5 з.п. ф-ли, 1 табл., 5 іл.

Спосіб зміцнення різьби

Винахід відноситься до області машинобудування, зокрема до технології зміцнення різьбових переважно довгомірних виробів, і може бути використане для зміцнення метричної різьби у виробах, що працюють при підвищених навантаженнях. Для підвищення міцності різьби і продуктивності спосіб зміцнення різьблення включає формування плями лазерного променя на дні різьбовий канавки по її центру і переміщення лазерного променя відносно поздовжньої осі при одночасному обертанні виробу, при цьому величина переміщення лазерного променя дорівнює величині кроку різьби за один оборот обертання, формування плями лазерного променя здійснюють при питомій щільності енергії випромінювання газового лазера, що працює в безперервному режимі, рівної 12÷20 Вт/см2, а діаметр плями лазерного променя вибирають із співвідношення d=(1,2÷1,7)s, де d - діаметр плями лазерного променя, s - крок різьби. 2 з.п. ф-ли, 1 іл.

Спосіб підготовки каліброваного прокату для виготовлення металовиробів кріпильних виробів

Винахід відноситься до області термомеханічної обробки сортового гарячекатаного каліброваного прокату. Для досягнення високих міцнісних і пластичних характеристик по всьому перерізу і довжині прокату здійснюють відпал каліброваного прокату при 770-790°С протягом 3-4 годин, охолодження з піччю до 660-680°С, витримку 3-4 години, охолодження з піччю до температури 140-150°С з витримкою 1-2 години, подальше охолодження на повітрі, первинне волочіння зі ступенем обтиснення 17-19%, нагрівання в печі з контрольованою атмосферою, патентування при 440-460°С, вторинне волочіння зі ступенем обтиснення 4-5%. 1 табл., 1 пр.

Спосіб зміцнення виробів з низьковуглецевої сталі

Винахід відноситься до області цементації сталевих виробів і може бути використане для поверхневого зміцнення деталей машин і механізмів з низьковуглецевої сталі. Здійснюють цементацію виробів у твердому карбюризаторе, охолодження, подвійну загартування та низькотемпературний відпуск. Цементацію проводять при 900°C. В якості твердого карбюризатора використовують склад, що містить у мас. %: чавунну стружку з середнім розміром гранул 0,5 мм - 10, карбонат барію ВаСО3 - 10 і вуглецеве речовина волокнистої структури - 80, що складається з мас. %, заліза - 10, водню - 0,8 і вуглецю - 89,2, яке отримано термокаталитическим піролізом попутного нафтового газу Баядинского родовища в умовах контакту з железооксидним каталізатором при температурі 660°C , об'ємної швидкості подачі сировини 1000 годин-1 протягом 3 годин з подальшим відсівом фракції 100-250 мкм шляхом фракціонування утворилася маси на молекулярних ситах. Після цементації здійснюють охолодження виробів до 100°C, потім проводять подвійну загартування, включає проведення першої гартування при температурі 820°C, а другий загартування - при температурі 770°C, після якої проводять низький відпуск при температурі 150°C. Забезпечується необхідна диффузио�х витрат, а також потреба в охолодженні водним розчином охолоджуючої рідини і добавці емульгатора. 3 табл.

Сепаратор відпалу для виробництва текстурованою електротехнічної сталі з дзеркальною поверхнею і високими магнітними властивостями

Винахід відноситься до виробництва текстурованих листів електротехнічної сталі, зокрема до сепаратора відпалу. Сепаратор відпалу має наступний склад, мас.%: порошок Al2O3 - 77-98, порошок оксиду лужноземельних металів - 1-8, хлорид лужного металу та/або хлорид лужноземельних металів - 1-15. Технічний результат полягає у виключенні утворення склоподібного підшару на поверхні сталевого листа в процесі високотемпературного відпалу та отриманні листа з гладкою поверхнею і стабільними магнітними властивостями. 3 з.п. ф-ли, 3 табл., 4 іл.

Спосіб ультразвукового поверхневого зміцнення деталей з конструкційних сталей в рідкому середовищі

Винахід відноситься до галузі металургії. Для підвищення поверхневої твердості деталей без порушення якості поверхні деталь піддають ультразвуковому впливу ємності з рідким середовищем з поміщеним в ній джерелом акустичного випромінювання з частотою акустичних коливань fрц 20-30 кГц протягом τ=30-45 хвилин з амплітудою коливальних зміщень ξ=7-40 мкм. При обробці деталей із сталі 40X амплітуду коливальних зміщень вибирають в межах ξ=15-40 мкм. 1 з.п. ф-ли, 2 табл., 22 пр.
Винахід відноситься до галузі термічної обробки і може знайти застосування в машинобудуванні. Для підвищення якості поверхні деталей завдяки підвищенню ефективності дії титану по розкисленню розплаву, особливо якості поверхні гострих кромок інструменту із збереженням їх високої твердості, здійснюють занурення інструменту в розплав солі, нагрівають його до температури термообробки і потім охолоджують, при цьому розплав солі у ванні розкислюють титаном. Новим є те, що розкислюють шар розплаву, що контактує з інструментом, для чого перед зануренням в розплав солі інструмент упаковують в титанову фольгу, так що відстань між титанової фольгою і поверхнею інструменту не більше 5 мм. 1 пр.

Спосіб швидкого нанесення насічок з допомогою лазера

Винахід відноситься до бистродействующему способом лазерного нанесення насічок, при якому використовується установка лазерного пристрою для одночасного нанесення ліній насічок на верхню і нижню поверхні смуги текстурованою кременистої електротехнічної сталі, яка подається і просуває вперед по виробничій лінії, з допомогою променя лазера безперервної дії з високим ступенем фокусування, при цьому лінії насічок, нанесені на верхню поверхню, і лінії насічок, нанесені на нижню поверхню, мають однакову відстань між сусідніми лініями насічок, але зміщені відносно один одного для рівномірного зниження втрат в залозі. Відстань між сусідніми лініями насічок на одній і тій же поверхні становить 6÷12 мм, потужність лазера становить 1000÷3000 Вт, а швидкість сканування складає 100÷400 м/хв. Продуктивність такого способу нанесення насічок і такого пристрою в 1,5-2 рази перевищує продуктивність звичайних способів нанесення насічок, які не дозволяють одночасне синхронне нанесення насічок на верхню і нижню поверхні сталевої смуги. Лінії насічки, нанесені на сталевий смузі таким способом, можуть знижувати втрати в ж�

Спосіб термомеханічної обробки економнолегованих сталей

Винахід відноситься до області термомеханічної обробки і може бути використане для виготовлення відповідальних елементів конструкцій, кріпильних виробів різного призначення. Для підвищення комплексу механічних властивостей конструкційних сталей з усуненням схильності їх до зворотної відпускної крихкості і досягнення високих механічних і експлуатаційних властивостей заготовку зі сталі 35ХГСФ піддають холодній пластичній деформації зі ступенями обтиску 10-30%, потім нагрівають до субкритических температур Ac1 - (5÷5)°C зі швидкістю 5÷20 град/хв і витримкою при цих температурах 1,5÷3 години. Далі з субкритичною температури виробляють нагрівання заготовки під гарт до температури Ac3+(30÷40)°C, гартують в масло і піддають відпустці при 500÷550°C. 1 табл.
Винахід відноситься до галузі металообробки і може бути використано при обробці пластичних матеріалів за схемою невільного різання. Здійснюють обробку пластичних матеріалів лезвийним інструментом з примусовим відводом стружки шляхом додатка тягнучого зусилля до стружці. Тягне зусилля до стружці прикладають у зоні її контакту з лезом інструменту в напрямку, збільшує природний кут сходу стружки по передній поверхні леза. В результаті забезпечується підвищення якості обробленої поверхні і зниження сили різання.
Up!