УПРОЧНЕНИЕ ТОНКОСТЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ

 

THIN-WALLED DETAILS HARDENING

 

Марусин В.В., Щукин В.Г. (Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, РФ)

Marusin V.V., Schukin V.G. (Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, SB RAS, Novosibirsk, Russia)

 

Проведен анализ особенностей упрочнения тонкостенных деталей  при их индукционной закалке.

The analysis of features of hardening of thin-walled details at induction treating has been carried out.

 

Ключевые слова: индукционная закалка, тонкостенные детали.

Keywords: induction treating, thin-walled details

 

На практике часто возникает задача  поверхностного упрочнения [1] полых деталей с малой толщиной стенки d, сравнимой с глубиной D скин – слоя. Объемная калка или традиционная закалка с нагрева ТВЧ приводят  к поводкам таких деталей. ВИЗ минимизирует уровень поверхностных напряжений в стенках таких деталей. При d/D>5 при ВИЗ поводки отсутствуют, т.к.  разогрев внутренних слоев здесь исключен, пластичность исходного материала остается такой же, как до начала обработки. При d/D< 5  проблема поводок при винтовой упрочняющей закалке также может быть решена при соблюдении технологии процесса закалки.

В качестве примера закалки таких деталей приведем  режимы закалки рубашки вала насоса, изготовленной  из стали 30Х13. Сечение детали приведено на рис.1. Толщина стенки в некоторых зонах не превышает 5 мм, и при требуемой глубине закалки 1.0…1.2 мм соотношение d/D > 5 не выполняется.

 

Рисунок 1- Сечение рубашки вала                      

 

Оптимальный режим обработки детали:

·              скорость движения поверхности под индуктором – 1 см/с,

·              потребляемая мощность ВЧ генератора – 40 кВт,

·              рабочая частота его – 440 кГц,

·              длительность импульсов обработки – 80 мс,

·              длительность пауз между импульсами – 40 мс,

·              зазор индуктор-деталь – 0.3 … 0.4 мм,

·              ширина полосы обработки – 70  мм,

·              подача спрейерной воды сверху по нормали к поверхности детали – на расстоянии 1.5  см от индуктора.

Твердость закаленного слоя  - более 50 HRCЭ, глубина закалки –1.0…1.2 мм. Поводки определялись измерением внешних и внутренних диаметров деталей в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью ± 0.005  мм.

Измерения по внешнему диаметру 140 мм (10 измерений) дали изменение диаметра после обработки d=0.01…0.02 мм, измерения по внутреннему диаметру 127 мм (10 измерений) дали изменение диаметра после обработки d=0.01… 0.02 мм. Допустимый разброс составляет 0.03 мм, т.е. размеры детали после обработки остались в разрешенном допуске.

                                                                                                                           

Список использованных источников

1.    Солоненко О. П., Алхимов А.П., Марусин В.В. и др. Высокоэнергетические процессы обработки материалов. - Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. - 425 с. (Низкотемпературная плазма. Т. 18).