5.2.2 Закалочный пресс Глиссона и машина для закалки кулачковых валиков

Этот пресс имеет две половины закалочного штампа и две системы пневмоцилиндров. Нижний меньшего диаметра и меньшего усилия, а верхний наоборот. Верхняя половина штампа прижимается к нижней деталь быстро перемещаться вниз в закалочный бак, масло начинает двигаться по отверстиям и орошает зубья шестерни (рис. 5.7). Кулачковые валики двигателей автомобилей закаливаются на машине, показанной на рис. 5.8. При закалке ролики штампа сохраняют прямолинейность оси вала и вращают его чтобы ускорить охлаждение и повысить его равномерность.

Коническая шестерня 10 укладывается на нижний штам-плите 9, после чего шток 15 под давлением масла опускается вниз и опускает верхнюю половину штампа 14. В результате коническая шестерня 10 зажимается между половинками штампа опускается вниз (в закалочный бак) и там закаливается в зажатом состоянии, что препятствует ее короблению.

Рисунок 5.7 – Закалочный пресс для закалки конических шестерен

Кулачковый вал коренными шейками устанавливается на нижний штамп, состоящий из двух роликов 1. После этого верхняя траверса пресса опускается вместе с роликовой половиной штампа 9. При этом все шейки вала зажимаются между роликами (двумя снизу одним сверху), штамп с зажатым валом опускается вниз (в закалочный бак) и закаляется в зажатом состоянии.

Рисунок 5.8 – Закалочный пресс для закалки кулачковых валиков

1. 5.2.3 Роликозакалочная машина и машина для сорбитизации колес

Часто имеет вес несколько тыс. тонн. Охлаждение производится душированием, для этого используются коллекторы с форсунками. Режим охлаждения может быть проходной, а может РМЗ работать в режиме покачивания, когда охлаждаемое изделие перемещается то в одном направлении, то в другом в течение заданного времени. Недостаток: охлаждение не очень быстрое, не в полной мере подходит для малоуглеродистых низколегированных сталей. Чтобы обеспечить наиболее качественную закалку, нужно стремиться ускорить охлаждение путем:

1. Установки форкамеры, с быстро движущимся потоком воды.

2. Ролики ребристые (в промежутках быстро движется поток воды).

3. Установка специальных охлаждающих коробок с небольшим зазором над поверхностью листа, через них подводится вода под давлением.

В качестве примера на рис. 5.9 показана роликозакалочная машина для закалки толстых листов.

Рисунок 5.9 – Фрагмент роликозакалочной машины для закалки (сорбитизации) толстых листов

Лист пропускает между валками последовательно установленных двухвалковых клетей 1, а охлаждение (закалку) производят мощными струями воды, выходящими из сопел душирующих устройств 2. Поскольку лист зажат между валками, он при закалке гораздо меньше коробится.

Машина для сорбитизации колес в горизонтальном и вертикальном положении – рис. 5.10.

Эта установка охлаждает изделие (обод колеса) медленнее, чем при закалке, поэтому в поверхностном слое формируется структура тонко - пластинчатого перлита, называемого сорбитом. на рисунке 5.10 а, обод охлаждается струями воды, а на рисунке 5.10 б,  окунанием части обода в воде. При вращении колеса получится прерывистое охлаждение: после некоторого времени пребывания в воде сектор обода выходит на воздух и снова попадает в воду после оборота колеса примерно на ¾ оборота.

Рисунок 5.10 – Установки для сорбитизации колес в горизонтальном (а) и вертикальном положении (б)

5.3 Маслоохладительные установки и душирующие устройства

Местное охлаждение закалочной жидкости недостаточно эффективно и при непрерывной работе бака местное охлаждение не обеспечивает необходимого отвода тепла. Чтобы этого не было, нужно использовать систему централизованного маслоохлаждения.

Вся компоновка этой установки имеет вид, показанный на рис. 5.11.

Рисунок 5.11, а – Схема системы централизованного охлаждения закалочной жидкости:

1 – закалочные баки; 2 - маслоохладительные колонки; 3 – насос; 4 – фильтр тонкой очистки; 5 – маслосливной бак

б)

Рисунок 5.11, б - Схема системы централизованного маслоохладения (а) и конструкции трубчатых теплообменников - колонок (б)

Также используются установки для обработки холодом, чтобы уменьшить количество остаточного аустенита (рис. 5.12)

Рисунок 5.12 – Схемы однокаскадной (а) и двухкаскадной (б, в) холодильной установки для обработки деталей холодом

Душирующие устройства широко используются при закалке деталей после поверхностного нагрева, при закалке рельсов, колес и других изделий. Заслуживают более разнообразного применения, т.к. позволяют охлаждать изделия с необходимой скоростью (как быстро, так и медленно). В качестве примера на рис. 5.13 показано душирующее устройство и ее составные части.

Рисунок 5.13 – Устройства для струйного охлаждения водо-воздушной смесью рельсов (а), толстого стального листа (б), форсунка с закручиванием струи (в)

На рисунке 5.13 а, душирующее устройство 10 имеет форсунок 7, в которые из камеры 4 подаётся вода и, одновременно, из камеры 5 через отверстие 6 подаётся сжатый воздух, струи которого распыляют воду (обеспечивают водо-воздушную смесь в форсунках 7), поэтому нагретую поверхность головки рельсов попадают водо-воздушные струи, умеренно охлаждающие поверхность катания и боковые грани головки рельсов, поэтому закалка происходит не на мартенсит, а на тросто – сорбит.

На рисунке 5.13 б, приведен индуктор с магнитоприводом 2 (1  токопривод). Он позволяет осуществлять закалку по впадине зубьев, что значительно повышает качество шестерен, т.к. обеспечивает получение сплошного закаленного слоя и сжимающие остаточные напряжения.

6 Вспомогательное и дополнительное оборудование термических цехов

Это установки для приготовления контролируемых атмосфер, очистки от окалины, для правки изделий, их мойки и т.д.

1. Установки для приготовления контролируемых атмосфер

Каждая атмосфера должна иметь определенный состав, который должен контролироваться и автоматически поддерживается в рабочем пространстве печи.

Группы атмосфер:

• нейтральные (защитные газы);

• активные (для ХТО).

Часто активные атмосферы изготавливаются на основе нейтральных (3-5% природного газа добавляют к эндогазу, который является нейтральным).

Действие газов на сталь

Газовая атмосфера состоит чаще всего из нескольких компонентов: О₂, СО₂, Н₂О, SO₂ – они окисляющие и обезулгераживающие. Чтобы их нейтрализовать нужно в атмосфере иметь больше антиподов. Кислород не имеет антипода его нужно полностью исключить из атмосферы.

СО, СН₄ - науглероживают и восстанавливают окислы.

Н₂ – также восстанавливает, но оказывает обезуглераживающее действие. В связи с этим, когда нужно удалить углерод, в атмосферу вводят водород, или когда нужно восстановить окислы.

SО₂ не допускается до 10 тыс. долей %, так как S может насыщать поверхность и образовывать на ней сульфиды.

Чтобы предотвратить обезуглероживание СО₂ нужно, чтобы:

СО / СО₂ ≥ 10; а для предотвращения окисления также Н₂ / Н₂О ≥ 10.