Меню сайта

загрузка...

Новая двухдисковая пилорама по цене производителя.
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Технология термической обработки металлов

Закалка при нагреве пламенем

Из всех методов поверхностной закалки стали самым простым и доступным, особенно в единичном и мелкосерийном производстве, при ремонте и других работах является метод поверхностной закалки при нагреве газовым пламенем. Для крупногабаритных деталей нагрев пламенем является почти единственным методом закалки и находит все более широкое применение. Наиболее часто используют ацетиленокнслородное пламя (температура на вершине внутреннего конуса 3150° С). Кроме ацетилена могут быть

использованы также и другие горючие газы — пнролизныи газ (температура пламени 2300° С), пропан и бутан (2050° С), природный газ (2000° С).

Существует несколько способов закалки деталей. При закалке деталей, имеющих плоские или криволинейные поверхности площадью до 100 см2 [концов рельсов, зубьев звездочек, концов клапанов и т. п. (рис. 86, а) ], вся или часть поверхности закаливаемой детали нагревается в течение определенного времени пламенем неподвижной горелки, а затем охлаждается водой.

При закалке деталей цилиндрической формы диаметром до 200 мм и длиной до 300 мм [шеек коленчатых валов, цапф валов и осей, зубчатых колес с модулем до 8 мм и т. п. (рис. 86, б) ] поверхность быстро вращающейся детали (с окружной скоростью 8—20 м/мин) нагревается в течение определенного времени пламенем неподвижной горелки (одной или нескольких), а затем охлаждается.

При закалке деталей длиной более 100 мм (направляющих станин токарных станков, зубчатых колес с модулем более 10 и т. п., рис. 86? в) вдоль поверхности неподвижной детали перемещаются с определенной скоростью (50—250 мм/мин) горелка и охлаждающее приспособление, расположенное на расстоянии 10—20 мм от пламени; в некоторых случаях деталь перемещается относительно неподвижных горелки и охлаждающего приспособления.

Если необходимо закалить поверхность детали большой ширины, то нагрев производится несколькими горелками за один проход или одной горелкой последовательными проходами по ряду полос- В последнем случае при нагреве каждой последующей полосы будет происходить частичный отпуск уже закаленной полосы и в месте стыка закаленных полос будут образовываться полосы отпуска с пониженной твердостью.

При закалке деталей, имеющих небольшую ширину и большой диаметр (ходовых колес кранов, бегунов и т. п., рис. 86, г), деталь медленно вращается около неподвижных горелки и охлаждающего приспособления. Недостатком данного способа является то, что в конце закаленной поверхности остается узкая полоса с пониженной твердостью.

При закалке деталей, имеющих спиральную, а также цилиндрическую форму, длиной более 300 мм (валы, шпиндели, червяки, винты, косозубые зубчатые колеса и т. п., рис. 86, д) параллельно оси медленно вращающейся детали перемещаются с определенной скоростью горелки (одна или несколько) и охлаждающее приспособление. Недостатком данного способа является получение на стыке закаленных спиральных дорожек спиральной полосы с пониженной твердостью.

При закалке деталей цилиндрической формы длиной более 300 мм (валы, шпиндели, штоки молотов, плунжеры насосов, прокатные валки и т. п., рис. 86, е) вдоль поверхности быстро вращающейся детали перемещаются с определенной скоростью горелка (одна или несколько) и охлаждающее приспособление.

При закалке деталей цилиндрической формы диаметром 15— 150 мм, длиной более двух диаметров (валики, оси, плунжеры, пальцы, штанги, шпиндели и т. п.) эффективнее применять кольцевые горелки (рис. 86, ж). На расстоянии 10—20 мм от пламени к кольцевой горелке прикрепляют охлаждающее устройство (кольцо) с отверстиями для воды. В этом случае скорость вращения детали может быть небольшой.

При нагреве пламенем используют обычные сварочные горелки, в которых вместо мундштука применяют специальные наконечники — щелевые (рис. 87, а) и многопламенные (рис. 87, б). Для получения качественного закаленного слоя детали, предназначенные для закалки при нагреве пламенем, подвергают предварительной термической обработке — нормализации или улучшению с целью получения мелкодисперсной феррито-цементитной смеси. Толщина закаленного слоя может быть в пределах 1 —10 мм обычно (2—5 мм). Твердость закаленного слоя получается такой же, как при обычной закалке (HRC 58—60). Поверхность чистая,. без следов окисления и обезуглероживания. Практически процесс закалки при нагреве пламенем продолжается в течение нескольких секунд (редко превышает 10—15 с). За это время температура поверхности доходит до 1000—1300° С, т. е. минимальная скорость нагрева составляет примерно 100° С/с. Время нагрева зависит от температуры: чем выше температур а,тем меньше должно быть время нагрева, чтобы не получить перегрева. Качество закаленного слоя зависит от следующих основных факторов: а) температуры пламени; б) скорости перемещения горелки относительно закаливаемой поверхности; в) расстояния между наконечником горелки и нагреваемой поверхностью; г) расстояния между средней зоной пламени и охлаждающей струей.

Максимальная температура ацетилено-кислородного пламени определяется соотношением кислорода и ацетилена. Практически отношение кислорода к ацетилену берется в пределах 1,3—1,4, так как при нагреве наконечника поступление ацетилена в горелку уменьшается. Скорость перемещения горелки относительно детали или детали относительно горелки находится в пределах 50— 250 мм/мин. Расстояние между наконечником горелки и нагреваемой поверхностью должно быть таким, чтобы ядро пламени отстояло от нагреваемой поверхности примерно на 2—3 мм. Расстояние от средней зоны пламени до охлаждающей струн должно быть 12—25 мм. Охлаждающей средой при закалке является вода, реже — сжатый воздух, растворы солей и эмульсии. После закалки проводится низкотемпературный отпуск при 180—220° С. Продолжительность отпуска определяется из расчета 1 ч на 1 см радиуса или половины толщины детали.

При использовании многопламенных горелок большой мощности необходимо: а) следить за подачей воды для охлаждения

горелки и предохранять от перегрева газоподводящие трубки горелки для предупреждения хлопков, обратных ударов и проскока пламени в кислородный шланг; б) устанавливать теплоизолирующий экран перед вентилем горелки для предупреждения ожогов пламенем горелки; в) зажигать горелку факелом или электрозажигалкой с длинной ручкой; г) регулировать горелку и работать на ней в защитных очках.

Недостатками закалки при нагреве пламенем являются перегрев поверхности, трудность измерения и регулирования температуры в процессе нагрева под закалку и невозможность точно обеспечить заданную толщину закаленного слоя.