www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

В технологии современного машиностроения все более широкое распространение находит прогрессивный метод поверхностной закалки стальных деталей при индукционном нагреве токами высокой частоты. Особенностями этого метода упрочнения являются: большая скорость индукционного нагрева, позволяющая резко сократить длительность цикла термической обработки и применить ее непосредственно в потоке механической обработки; возможность полной автоматизации операций нагрева и закалки; достижение высоких прочностных свойств поверхностно закаленных изделий, снижение стоимости термической обработки и др.

В разработке и развитии индукционной поверхностной закалки ведущая роль принадлежит советским ученым. Методы поверхностной закалки были разработаны чл.-корр. АН СССР В. П. Вологдиным и его сотрудниками [16, 17].

Разработанные методы поверхностной закалки стали при индукционном нагреве позволяют более эффективно повышать конструктивную прочность ответственных деталей машин, работающих на изгиб или кручение, так как за короткое время и при автоматическом цикле обработки можно получать необходимую глубину закалки, упрочнять сердцевину детали и получать более мелкую структуру.

В области термического упрочнения автором были выполнены следующие исследования*.

1. Изучена кинетика индукционного нагрева и разработана методы программного его регулирования для нагрева по заранее заданным термическим кривым, форма которых выбирается из условий получения высокой прочности стали и стабильной повторяемости результатов закалки.

2. Изучены вопросы, относящиеся к кинетике охлаждения стали быстродвижущейся водой в процессе индукционной закалки. Это позволило установить некоторые закономерности процесса охлаждения при поверхностной закалке и, в частности, исследовать явление частичного отпуска мартенсита в процессе его образования, а также разработать конструкции устройств для равномерного охлаждения деталей при электротермической обработке.

3. Изучено влияние режимов индукционного нагрева (его скоростей и температуры) и низкотемпературного отпуска на прочность и другие свойства (величину зерна аустенита, твердость, неоднородность по углероду, тонкую кристаллическую структуру) закаленной стали. Это позволило не только дать научно обоснованные рекомендации по режимам электротермической обработки, но также сформулировать требования, которым должны удовлетворять стали, подвергаемые поверхностной индукционной закалке для получения высокой прочности.

4. Разработан метод поверхностной закалки при глубинном нагреве, который имеет определенные преимущества перед методом поверхностной закалки при поверхностном нагреве в получении более высокого комплекса прочностных свойств, возможности снижать степень легирования стали и применять при поверхностной закалке высокочастотные генераторы относительно низкой мощности. Принципиальная особенность этого метода заключается в рациональном сочетаний положительных качеств метода поверхностной закалки (слой высокой твердости и прочности заданной глубины, благоприятная эпюра остаточных напряжений) и процессов обычной термической обработки, как например, улучшения или цементации.

5. Разработаны мелкозернистые углеродистые стали пониженной и регламентированной прокаливаемости, специально предназначенные для процесса поверхностной индукционной закалки при глубинном нагреве.

6. Разработаны и внедрены в производство: технологические режимы обработки деталей, специализированное автоматизированное оборудование, новые марки сталей (55ПП и 47ГТ и др.)

Только совместное использование результатов, приведенных исследований дает максимальный эффект и позволяет наиболее продуктивно решить главную задачу термической обработки при индукционном нагреве — достижение высокой прочности и надежности ответственных тяжелонагруженных деталей при хорошей повторяемости результатов и устранение типичных видов брака (закалочных трещин).

Новая методика поверхностной закалки при глубинном нагреве с упрочнением сердцевины детали и использованием стали пониженной прокаливаемости внедрена в массовое производство на автозаводе им. И. А. Лихачева. Этот метод использован на Горьковском автозаводе с 1962 г., а также применяется сейчас на Минском и Кременчугском автозаводах, Люблинском литейно-механическом заводе, Алтайском тракторном и др. Накопленный опыт показывает, что поверхностная закалка при глубинном нагреве деталей из стали пониженной и регламентированной прокаливаемости может применяться не только для шестерен, но и для других, широко применяемых деталей: полуосей, крестовин, втулок тракторных гусениц, деталей подшипников качения, шкворней, плужных отвалов и многих других деталей.

Основная цель, которую поставил перед собой автор — рассмотреть условия, которые необходимо выполнять, чтобы эффективно использовать индукционную электротермическую обработку как метод достижения высокой конструктивной прочности и надежности тяжелонагруженных деталей машин и механизмов.

Поэтому в книге вначале рассматриваются закономерности, относящиеся к нагреву и охлаждению стали в процессе электротермической обработки, а также влияние ее режимов на свойства закаленной стали.

На основании этих закономерностей даются рекомендации по достижению высокой прочности тяжелонагруженных поверхностно закаленных деталей. Показано, что с применением метода поверхностной закалки при глубинном нагреве сталей, специально предназначенных для поверхностной закалки, имеющих регламентированную или пониженную прокаливаемость, наиболее эффективно достигается высокая прочность при минимальной легировании применяемой стали.

Дальнейшее использование достигнутых теоретических и практических результатов будет способствовать широкому и эффективному распространению прогрессивных автоматизированных методов упрочнения тяжелонагруженных деталей машин посредством индукционной поверхностной закалки.


* Совместно с автором активное участие в этих работах приняли: А. Г. Орловский, И. Н. Шкляров, К. В. Строганов, И. В. Орлов, В. А. Огневский, Г. А. Островский, Ф. И. Шор, А. Н. Животовский, А. М. Рыскинд, Н. В. Сенюшкин, А. В. Пахомов (ЗИЛ), В. Д. Зеленова (НАМИ); Р. И. Энтин (ЦНИИЧЕРМЕТ); А. В. Нетушил, М. Б. Коломейцева (МЭИ); Ю. Я. Постников и Б. К. Ушаков (МВМИ).


Назад, на страницу описания