Спосіб термообробки коліс

Спосіб термообробки коліс, який включає нагрівання колеса під гартування і охолоджування обода колеса, який відрізняється тим, що під час гартування виключають збільшення ширини обода і/або зменшення діаметрів по внутрішніх поверхнях обода із зовнішньої і внутрішньої сторін колеса. (19) (21) a200510632 (22) 10.11.2005 (24) 25.07.2007 (46) 25.07.2007, Бюл. №11, 2007р. (72) Яковченко Олександр Васильович, Снітко Сергій Олександрович, Ціпила Ілля Олександрович (73) ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) SU 1713952 A1, 23.02.1992 3 79887 охолоджування обода при гартуванні і відпуск при температурі, рівній 500°С, забезпечили мікроструктуру стали при якій величина зерна в ободі в поверхневому шарі відповідала 6 балам, а на внутрішній поверхні - 4-5 балам. Міжпластинчаста відстань в перлиті зменшена до 0,06-0,075мкм. Максимальна твердість обода, яка дорівнює 330,8НВ, одержана при мікролегуванні стали (з вуглецевим еквівалентом 0,8) ванадієм. Недоліками даного способу є: підвищені витрати, пов'язані з мікролегуванням сталі ванадієм і обмежені можливості підвищення твердості обода. Крім того, дана технологія вимагає строгої витримки температурного режиму, щоб, по-перше, перед прокаткою і, по-друге, перед гартуванням (якщо воно виконується з прокатного нагріву) температура металу знаходилася в заданому діапазоні. У випадку якщо дані умови будуть порушені, то рівень тимчасового опору руйнуванню, пластичні характеристики, ударна в'язкість і твердість можуть вийти за межі відхилень, що допускаються. Крім того, пониження температури кінця деформації вимагає зменшення температури нагріву металу і його підстужування на пресопрокатній лінії. А це, по-перше, призводить до збільшення опору металу гарячої пластичної деформації і відповідно до підвищених навантажень на обладнання, а також до зниження продуктивності оскільки збільшується цикл штампування унаслідок додаткових витрат часу на підстужування металу. До спільних ознак прототипу і способу термообробки коліс, що заявляється, відноситься нагрів колеса під гартування і охолоджування обода колеса. У основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу термообробки коліс, в якому шляхом поєднання охолоджування металу обода в процесі гартування і його пружнопластичної деформації забезпечується зменшення міжпластинчастої відстані в перлиті та отримання мілкодисперсної однорідної мікроструктури. Це дозволить підвищити механічні властивості обода і зносостійкість коліс. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі термообробки коліс, який включає нагрів колеса під гартування і охолоджування обода колеса, згідно винаходу, під час гарту виключають збільшення ширини обода і (або) зменшення діаметрів по внутрішніх поверхнях обода із зовнішньої і внутрішньої сторін колеса Реалізація пропонованого способу полягає в наступному. На гартування направляють колеса, що нагріті до необхідної температури або мають її з прокатного нагріву. В процесі гартування виконується охолоджування обода, наприклад, водою. Одночасно з цим виключають збільшення ширини обода і зменшення діаметрів по внутрішніх поверхнях обода із зовнішньої і внутрішньої сторін колеса. Внаслідок охолоджування поверхні катання і прилеглих до неї об'ємів металу має місце температурне зменшення зовнішнього діаметру обода. Воно реалізується пружними і пластичними деформаціями, які розповсюджуються від зовнішньої поверхні углиб обода. Оскільки плин металу (окрім радіального від зовнішньої поверхні обода) повніс 4 тю або частково виключений, то матиме місце зменшення об'єму обода і відповідно збільшення густини металу, яке забезпечить, по-перше, зменшення міжпластинчастої відстані в перлиті і, подруге, зростання щільності дислокацій. А це в свою чергу дає мілкодисперсну однорідну мікроструктур у і підвищення твердості поверхні катання обода і прилеглих до неї об'ємів металу. Фіксація обода і маточини в штампах в процесі гарту дозволяє зменшити їх взаємний зсув в осьовому напрямі. На Фіг.1, 2, 3 - наведені схеми сумісної термічно-деформаційної обробки коліс. Фіг.1 - схема сумісного гартування і пружнопластичної деформації в штампах, які фіксують обід, диск і маточину колеса; Фіг.2 - схема сумісного гартування і пружнопластичної деформації в штампах, які фіксують обід і маточину колеса; Фіг.3 - схема сумісного гартування і пружнопластичної деформації в штампах, які фіксують обід колеса; На Фіг.1, 2, 3 прийняті наступні позначення: 1 колесо; 2 - нижній штамп; 3 - верхній штамп; 4 вісь; h - товщина обода; b - ширина обода. Приклад. Реалізацію пропонованого способу термообробки коліс покажемо на прикладі виготовлення коліс Æ 957мм по ГОСТ 10791-89 із сталі з вуглецевим еквівалентом 0,8. Колеса під гартування нагрівали до температури (850-870)°С. Потім на окремо розташованому стенді їх поміщали у верхній і нижній штампи (Фіг.1), які по своїй конфігурації подібні вигибним штампам. Верхній і нижній штампи фіксуються щодо колеса в положенні, показаному на Фіг.1, 2, 3. Після цього штампи разом з розташованим в них колесом встановлювали на гартівну машину горизонтального типу. Температура колеса перед гартуванням дорівнює (800-820)°С. Спреєрне охолоджування обода водою, що має температуру (25-28)°С, виконували протягом 140с. Тиск води перед спрейєрами рівний (0,05-0,06)МПа. В процесі гартування температура обода зменшується. Температурне зменшення діаметрів по внутрішніх поверхнях обода із зовнішньої і внутрішньої сторін колеса повністю виключають штампи, показані на Фіг.1, 2, 3. Температурне зменшення зовнішнього діаметру обода по кругу катання, рівного перед гартуванням D=975мм, визначали, розділивши його на коефіцієнт температурного розширення a (d=D/=975/1,008=967мм). Зменшення Dh товщини обода h буде рівне половині зменшення діаметру D(Dh=0.5(Dd)=0,5(975-967)=4мм). Вказане температурне зменшення товщини обода реалізується пружними і пластичними деформаціями, які розповсюджуються від зовнішньої поверхні в глиб обода. При цьому плин металу в осьовому напрямі (у збільшення ширини обода) повністю виключається штампами 2, 3, показаними на Фіг.1, 2, 3. Маса обода до гартування рівна масі обода після гартування в штампах і дорівнює 282кг. Оскільки маса не змінилася, то зменшився об'єм обода з 35976271мм 3 до 34173688мм 3. Відповідно 5 79887 збільшилася густина металу обода з 7850кг/м 3 до 8246кг/м 3. Збільшення густини металу обода забезпечило, по-перше, зменшення міжпластинчастої відстані в перлиті не менше, ніж до 0,05мкм і, подруге, щільності дислокацій. Це в свою чергу забезпечило отримання мілкодисперсної однорідної мікроструктури і підвищення твердості поверхні обода і прилеглих до неї об'ємів металу не менше 350НВ Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 6 Фіксація обода і маточини в штампах в процесі гартування (Фіг.1, 2, 3) дозволяє зменшити їх взаємний зсув в осьовому напрямі. Застосування пропонованого способу дозволяє збільшити до оптимальної величини (350НВ) твердість обода, забезпечити отримання мілкодисперсної однорідної мікроструктури і підвищити його механічні властивості, що підвищить зносостійкість коліс та їх експлуатаційний ресурс. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601