Повышение долговечности деталей машин закалкой с нагревом токами высокой частоты

И. Ш. СВЕТ.
ISSN 0026-0819. «Металловедение и термическая обработка металлов», № 8. 1968 г.

Поверхностная закалка с индукционного нагрева ТВЧ широко применяется в промышленности для повышения твердости, прочности, сопротивления усталостному разрушению и износостойкости деталей. Для этого необходимо, чтобы поверхностный слой был равномерным без обрывов у мест выточек, галтелей, буртов.

Однако закалка без разрыва закаленного слоя у галтели представляет значительную трудность. На Харьковском тракторном заводе разработали производственный метод закалки без разрыва закаленного слоя. Был создан станок с индуктором и магнитопроводом для концентрации магнитного потока у галтели.

Установка питается от генератора 100 кВт 8000 Гц. Для некоторых деталей найден оптимальный режим закалки. Так, для оси поворотного кулака трактора ДТ-20 и вала заднего моста трактора Т-74 нагрев осуществляется по режиму: установочное напряжение 750 В; рабочее 700 В, сила тока 75-120 A, мощность 60-65 кВт с выдержкой 2,5-4 сек. Закалку кулака проводят в среде: раствор глицерина (30-40 %) и поваренной соли (15-20 %) в воде; отпуск 220 °С 90 мин; для вала охлаждение водяное через спрейер. После закалки по этому режиму слой располагается по длине галтели без разрыва (см. рисунок).

Рис.1. Закаленный слой оси поворотного кулака из стали 38ХС без разрыва у галтели.

Выбранная закалочная среда, обеспечивающая большую скорость охлаждения при 650-550 °С и понижение скорости охлаждения при 300-200 °С, позволила получить качественный поверхностный слой, без трещин.

Как показали результаты проведенных испытаний и эксплуатации усталостная прочность оси поворотного кулака после закалки увеличилась в 2,4 раза, а валов заднего моста в 2,2 раза по сравнению с деталями, у которых галтели не имели закаленного слоя.

Внедрение закалки через галтель вала заднего моста дало возможность заменить предварительную термическую обработку, закалку и высокий отпуск нормализацией. Это позволило упростить термическую обработку, увеличить скорости резания и сократить расход инструмента.

При закалке нагревом ТВЧ размеры шлицевых валов незначительно изменяются. После закалки биение посадочных диаметров и диаметров шлицев увеличивается примерно на 0,1 м/м.

В шлицевых валах, закаленных нагревом ТВЧ, со шлицами высокой твердости можно применять сопряженные шестерни с внутренними шлицами также высокой твердости. Повышение твердости сопряженных деталей обусловило резкое увеличение износостойкости и срока службы деталей и обеспечило их нормальную работу на машинах с повышенными скоростями.

Применение этого способа позволяет увеличивать прочность и долговечность деталей машин.