Таблица Х.2

Характеристика специализированных станков для газопламенной поверхностной закалки

Тип станка

Характеристика обрабатываемой детали

Способ закалки

Положение детали

ДБиже1ие детали при закалке

Положеьие закалочюго накоьечьика

Движение закалочного наконечника

Преимущества по сравнению с неспециализированным станком

Конвей ерный

Карусельный

Делительный

Зубоза-калочный

Вертикальный

Плоские большой длины: ножи, направляющие, бронеплиты

Цилиндрические

большого диаметра:

бандажи, кольца,

барабаны, колеса, диски пил

С узкими зубьями:

звездочки, шестерни, фрезы

С широкими зубьями: шестерни, зубчатые колеса, венцы

Цилиндрические большой длины: валы, оправки, валки, штоки, шпиндели, оси

Поступательный

Поступательный (круговой)

Стационарный

Поступательный

Вращательный и комбинированный

Лежит на транспортере или рольганге

Установлена на свободно вращающейся тумбе с вертикальной осью

Горизонтально установлена на оправке, в центрах или на призмах

Установлена на свободно вращающейся тумбе с вертикальной осью

Вертикально установлена в центрах или подвешена

Перемещается горизонтально с рабочей скоростью 50-300 мм/мин

Вращается вокруг оси с рабочей скоростью 50-150 мм/мин

Периодически поворачивается на некоторый угол и остается неподвижной в рабочее время

То же

Перемещается вертикально вниз с рабочей скоростью 50- 300 мм/мин, вверх - быстро либо быстро вращается вокруг оси

Над закаливаемой поверхностью

Над (или перед) закаливаемой поверхностью

Охватывает зуб с обеих сторон

То же

Вокруг детали (кольцом)

Не двигается

То же

Перемещается вертикально: вверх - с рабочей скоростью 50- 150 мм/мин, вниз - быстро

Не двигается

Поточность процесса; отсутствие холостого хода; большой выбор рабочих скоростей

Неограниченность размеров деталей; большой выбор рабочих скоростей

Возможность автоматизации процесса; неограниченность размеров деталей

Возможность автоматизации процесса; неограниченность размеров деталей; большой выбор рабочих скоростей

Симметричность нагрева и охлаждения, устраняющая поводку; большой выбор рабочих скоростей

мундштуках горелок. Продолжительность закалки шестерни составляет 6-7 мин.

К числу специализированных следует отнести и установку УЗВ-1 для закалки валов-шестерен крупных редукторов и гладких валов диаметром 150-550 мм, длиной 600-2500 мм и массой до 3000 кг. Станина этого станка вертикальная с центром для крепления и вращения изделия, суппортом, несущим кольцевую или модульную горелку, и поворотным механизмом. ВалЫ-шес-терни с модулем до 8 мм, а также гладкие валы закаливают комбинированным способом: частота вращения изделия 18- 50 мин-1, скорость перемещения кольцевой закалочной горелки 50-250 мм/мин. Валы-шестерни с модулем от 8 до 20 мм закаливают зуб за зубом непрерывно-последовательным способом при движении модульной горелки снизу вверх. При закалке косозу-бых валов-шестерен изделие по мере продвижения горелки поворачивается на необходимый угол поворотным механизмом, который по окончании закалки одного зуба поворачивает вал-шестерню для закалки следующего.

На рис. Х.15 приведены схемы основных типов специализированных станков, применяемых для газопламенной поверхностной закалки. Характеристика этих станков представлена в табл. Х.2,

Использование этих данных помогает выбрать оптимальные типы станков и совершенствовать их конструкции.

4. Технология газопламенной закалки

При газопламенной закалке наилучшие результаты получаются в тех случаях, когда детали изготовлены из рядовых углеродистых сталей с содержанием 0,3-0,7% углерода. Поверхностная твердость этих деталей после газопламенной закалки вследствие более интенсивного протекания процесса несколько выше, чем после закалки со сквозным прогревом.

При газопламенной закалке детали нагревают до температуры, лежащей на 80- 120° С выше критической точки Асз, чтобы получить аустенит, кОторый при последующем быстром охлаждении превращается в мелкоигольчатый мартенсит. Если же тем-пертура нагрева доэвтектоидной стали лежит ниже, то некоторое количество феррита не превратится в -у-твердый раствор и в микроструктуре стали, кроме мартенсита, будут нерастворившиеся участки феррита. Такая закалка является неполной, в результате чего не достигается максимальная для данной стали твердость. При нагреве до температуры, значительно превышающей точку Лсз, происходит рост зерна аустенита, а следовательно, и образование крупноигольчатого мартенсита. Сталь с такой структурой склонна к образованию трещин.

При проведении газопламенной поверхностной закалки необходимо иметь в виду, что из-за специфических особенностей этого способа исключена возможность простого и быстрого определения температуры нагрева.

В данном случае обеспечение необходимой закалочной температуры обусловливается соблюдением установленных и экспериментально проверенных основных параметров закалки: скорости перемещения закаливаемой поверхности и расстояния от закалочного наконечника до поверхности, подвергаемой закалке, а также постоянством и точностью закалочной горелки. Поэтому точному соблюдению установленных в технологической карте параметров закалки должно уделяться самое серьезное внимание.

Практически применяемые на металлургических и машиностроительных заводах режимы газопламенной закалки при термической обработке стали и чугуна с использованием ацетилена и коксового газа представлены в табл. Х.З.

В табл. Х.4 и Х.5 показаны оптимальные расстояния от горелки до изделия и оптимальные скорости перемещения закаливаемой поверхности относительно закалочной горелки для валов разного диаметра, изготовленных из обычно применяемых сталей. Эти параметры получены на Днепровском металлургическом заводе им. Дзержинского при применении кислородно-ацетиленовой смеси. Приведенные в таблицах данные являются лишь ориентировочными. В каждом конкретном случае их необходимо уточнять с учетом размеров, конфигурации и в первую очередь назначения детали, так как требования, предъявляемые к деталям при эксплуатации, определяют в конечном счете всю технологию термической обработки.

Вообще же необходимо иметь в виду, что при малой глубине закалки можно принимать более высокие скорости и большие расстояния от горелки до закаливаемой поверхности. При необходимости получения максимальной глубины закалки необходимо принимать небольшие скорости движения закаливаемых изделий и минимальные расстояния от горелки до закаливаемой поверхности. При этом нужно следить за тем, чтобы не происходило оплавление поверхности. При обнаружении такого явления необходимо увеличить либо скорость передвижения, либо расстояние от горелки до закаливаемой поверхности.

По данным ВНИИавтогенмаша, результаты газопламенной закалки зависят от расхода горючего газа, состава и скорости истечения смеси, расстояния от горелки до поверхности изделия, скорости перемещения горелки и расстояния между зонами нагрева и охлаждения (для непрерывных способов), продолжительности нагрева и выдержки до подачи охлаждающей среды (для циклических способов), толщины изделия, расхода и теплофизических свойств охлаждающей среды.

Для правильного выбора огневой аппаратуры и режимов нагрева мощность горелки для стационарного способа закалки оценивают по расходу горючего газа на 1 см торцовой площади мундштука горелки [часовой удельный расход газа, л/(ч-см2)]. Мощность горелок для закалки непрерывными способами оценивают по расходу горючего газа на 1 см длины мундштука [линейный расход, л/(ч-см)]. Аналогично оце-

Таблица Х.З

Режимы газопламенной закалки

Предварительный подогрев

поверхности, X.....

Скорость перемещения закаливаемой поверхности,

мм/мин........

Расстояние от наконечника до закаливаемой поверхности, мм........

Рабочее давление кислорода, ат ........

Рабочее давление газа: ацетилена, ат . . . . коксового газа,

мм вод. СТ......

Расстояние от центра пятна нагрева до струи охлаждающей воды, мм ... . Температура охлаждающей

воды, С.......

Давление охлаждающей воды, ат........

60-100

8-10 3,5-5

0,2-0,6

10-15 20 0,5

50-90

12-15 4-6

80-400

10-15 20 0,5

100-120

75-120

8-10 3-4,5

0,2-0,6

10-15 30-40 0,5

100-120

60-100

12-15 3,5-5,5

80-400

10-15 30-40 0,5

100-120

75-120

12-15 3-4,5

0,2-0,6

10-15 20 0,5

100-120

60-100

15-20 3,5-5,5

80-400

10-15 20 0,5

Примечание. Графа А - при нагреве ацетилено-кислородным, Б - коксо-газо-кислородным пламенем.

Таблица Х.4

Оптимальное расстояние (мм) от наконечника горелки до закаливаемой поверхности

Диаметр изделия, мм

Таблица Х.5

Скорость движения закаливаемых изделий, мм/мин