Термическая обработка роликов

Л. В. КОПЫТИН, А. Б. ЯКОБИНЕЦ.
ISSN 0026-0819. «Металловедение и термическая обработка металлов», № 9. 1968 г.

На 1 ГПЗ работает четыре автоматических линии для термической обработки роликов с применением ТВЧ. Ролики в установке нагреваются до 970 °С в индукторе в течение 25-30 сек, охлаждаются под водяным душем с принудительным вращением и отпускаются в печи сопротивления с конвективным теплообменом (рис. 1).

Рис.1. Схема установки: 1 — отпускная печь; 2 — закалочные валки; 3 — узел отбраковки; 4 — индуктор; 5 — механизм толкателя.

Термической обработке с индукционным нагревом подвергаются ролики четырех типоразмеров, причем индукторы для них одинаковые — по 45 витков. Каждая линия полностью автоматизирована. Постоянная температура обеспечивается стабилизацией напряжения генератора.

При включении установки температура 970 °С достигается через 25-30 сек. В течение этого времени ролики специальным устройством направляются в отдельную кассету и по истечении 25-30 сек автоматически подаются на валки.

На рис. 2 видно, что выдержка роликов после перехода через критическую точку γ-области составляет ~2/3 общего времени нагрева; это обеспечивает более полное насыщение аустенита углеродом.

Рис.2. Распределение температуры роликов по длине индуктора.

Для достижения качественной закалки ролики при охлаждении вращаются со скоростью 200-300 об/мин на гладких цилиндрических валках под струей воды. Увеличение скорости охлаждения при этом методе охлаждения вызвано тем, что падающие струи сжимают паровую пленку, а вращение детали приводит к разрыву паровой пленки, поэтому в данном случае интервал термодинамического равновесия (горизонтальный участок на рис. 3) должен сократиться и скорости охлаждения увеличиваются уже при более высоких температурах, т. е. раньше наступает стадия пузырчатого (ядерного) кипения. Температура охлаждающей воды 20 °С, время охлаждения составляет 25-30 сек.

Рис.3. Кривые охлаждения: сплошная линия — погружение в воду; штриховая линия — душевое охлаждение.

Микроструктура роликов, прошедших закалку с нагрева ТВЧ, такая же, что и у роликов, термически обработанных в печах сопротивления. После закалки ролики в барабанной печи типа ОКБ-799 подвергаются отпуску при 150-160 °С 2 ч. В связи с тем что при закалке с высокочастотного нагрева получается неоднородный мартенсит, условия оптимального отпуска для таких роликов (лучшее сочетание твердости и вязкости) должны быть иными, чем для роликов после печного нагрева.

Рис.4. Микроструктура роликов, нагретых ТВЧ (а) и в печи (б).

Применение автоматических линий для роликов с нагревом ТВЧ позволяет получить твердость в пределах ГОСТа (после отпуска HRC 61-62), значительно сократить потери веса (0,1 % вместо 0,77 % при печном нагреве), сократить производственную площадь (на 30-40 %), увеличить производительность (в 1,5-2 раза) и ликвидировать операцию промывки перед предварительным шлифованием.