Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11143
.pdf
одной или обеих сторон радиальной линии между осями кольцевого и ведомого элементов.
Ведущий и ведомый элементы могут располагаться внутри кольцевого элемента и входить в зацепление с
внутренней шестерней между ними.
Предпочтительно, чтобы точка контакта ведущего элемента с кольцевым элементом была существенно
диаметрально противоположна относительно оси кольцевого элемента точке контакта ведомого элемента и
кольцевого элемента. Предпочтительно, чтобы холостое колесо или колеса, взаимодействующие с кольцевой
шестерней и обеспечивающие точки опоры рычага, были расположены таким образом, чтобы длинная часть
рычага проходила до точки контакта ведущего элемента и кольцевого элемента.
Участники, управляющие автомобилем, и 7? Холостые ролики или колеса расположены таким образом, что
некоторые или все из них образуют опору или каркас для кольцевого элемента, и/или кольцевой элемент
подвешен на одном или нескольких из них.
Кольцевой элемент и внутренние и внешние шестерни на нем могут быть выполнены из цельного куска или
могут быть собраны подходящим образом, например, кольца 8, при условии, что внутренние и внешние
шестерни могут быть закреплены на кольцевом элементе шлицами.
Во всех вариантах аппаратов, сконструированных в соответствии с данным изобретением, кольцевая
шестерня не снабжена неподвижной осью или шпинделем, а представляет собой плавающий элемент.
В некоторых случаях кольцевой элемент может представлять собой диск с сплошным или открытым центром
или перегородкой, при этом внутренние фланцы, кожухи или зубья шестерни 9D для зацепления с
внутренними роликами или зубчатыми колесами, или внутренними приводными или ведомыми элементами,
расположены по обе стороны от перегородки или центра, причем ролики 95 или зубчатые колеса, или
внутренние приводные или ведомые элементы дублируются, причем дублированные части находятся в
осевом положении и расположены на коротких или других подходящих осях по обе стороны от перегородки
или центра диска.
Благодаря созданию аппарата передачи мощности в соответствии с данным изобретением достигается
большее плечо рычага, чем при передаче привода от 105 ведущего элемента к ведомому через
промежуточный ролик, имеющий неподвижную ось, при этом точкой опоры плеча является ось ролика.
В одном из вариантов применения изобретения ведомым элементом может быть корончатое колесо
дифференциального привода, при этом ведущий, ведомый и кольцевой элементы, а также холостые опорные
колеса расположены внутри корпуса дифференциала. 115 Изобретение может быть применено к любому виду
передачи энергии.
Фланцы, кожухи или шестерни на кольцевом элементе, взаимодействующие с внутренними и/или внешними
холостыми роликами или зубчатыми колесами 20, могут быть расположены под одним или несколькими
углами к оси кольцевого элемента, например, они могут быть расположены под обратными углами с каждой
стороны кольцевого элемента, при этом холостые ролики или зубчатые колеса дублируются с каждой стороны
кольцевого элемента и снабжены поверхностями или зубьями, расположенными под соответствующими
углами, или установлены на осях, расположенных под соответствующими углами. 130 415,085 Использование
трения качения в качестве средства зацепления кольцевого элемента с ведомыми элементами позволяет
усовершенствовать методы получения более или менее постоянного КПД при различных нагрузках и
скоростях при передаче прямого привода от ведущего элемента к требуемой точке передачи.
Дата: 14 ноября 1932 г. MEW1BITRN, ELLIS & Co., 70--72. Чансери-лейн, Лондон, Западный округ 2.
Сертифицированные патентные поверенные.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области передачи электроэнергии или связанные с ней.
Я, Бинсон Джордж У. Иллис Бартлетт, проживающий по адресу: Картмелл Террас, Бринкберн Роуд, 1,
Арлингтон, графство Дарем, подданный Великобритании, настоящим заявляю о характере данного
изобретения и о способе его осуществления, которые подробно описаны и установлены в следующем
заявлении:
Данное изобретение относится к передаче энергии, и его целью является внесение в нее
усовершенствований.
Устройство для передачи мощности, сконструированное в соответствии с настоящим изобретением, включает
в себя плавающий кольцевой зубчатый элемент, расположенный в приводе между ведущим и ведомым
элементами, и холостой ролик или зубчатый элемент, расположенный на неподвижной оси и
взаимодействующий с внутренней или внешней периферией кольцевого элемента, при этом рычаг привода
первого порядка передается от ведущего к ведомому элементу через кольцевой элемент, при этом точкой
опоры рычага является точка контакта холостого элемента с кольцевым элементом, плечи рычага проходят
через точки приложения привода к кольцевому элементу или от него, от ведущего и ведомого элементов, при
этом точка приложения привода от ведущего элемента к кольцевому элементу расположена диметрически
напротив кольцевого элемента относительно точки приложения привода от кольцевого элемента к ведомому
элементу, ось холостого элемента расположена с одной стороны от диаметральной линии, проходящей через
ось кольцевого элемента и точки приложения привода между ведущим, кольцевым и ведомым элементами,
при этом холостой элемент расположен снаружи. Кольцевой элемент, когда ведомый элемент расположен
внутри кольцевого элемента, и наоборот, плавающий кольцевой элемент опирается только на одну точку
между точками контакта с ведущим и ведомым элементами во время передачи привода, причем эта точка
опоры находится на холостом элементе, обеспечивающем точку опоры.
На прилагаемых чертежах: -60 Фиг. 1 представляет собой боковой вид одного из типов устройств,
сконструированных в соответствии с данным изобретением, применительно к велосипеду с цепным приводом;
и Фиг. 2 представляет собой соответствующий поперечный разрез. 65 На рис. 3 показан боковой вид
модифицированной формы устройства, изображенного на рис. 1; а на рис. 4 — соответствующий поперечный
разрез.
На рис. 5 представлен поперечный разрез элемента, входящего в состав устройств, показанных на рис. 1–4.
На рисунках 6, 7 и 8 показаны боковые виды модифицированных вариантов устройства.
На фиг. 1 и 2 кольцевой элемент 75 1 снабжен внешней шестерней 2 в виде зубьев звездочки 3,
предназначенной для зацепления с обычной цепью 4, которая также зацепляется с ведущей звездочкой,
приводимой в движение педалью.
На внутренней поверхности кольцевого элемента 80 нанесены зубья 5, образующие внутреннюю шестерню 6.
Кольцевой элемент 1 расположен эксцентрично относительно шестерни 7, установленной на ведомой ступице
8 заднего колеса велосипеда 85, при этом ось кольцевого элемента 1 расположена практически вертикально
над осью ведомой шестерни 7, так что шестерня 7 входит в зацепление с внутренней шестерней 6 кольцевого
элемента под углом 9° или вблизи его нижней части.
Кольцевой элемент 1 снабжен с каждой стороны наружных зубцов гнезда 3 фланцами 9, снабженными
наружными поверхностями 10, расположенными параллельно оси 95 кольцевого элемента.
Холостой ролик 11 установлен на неподвижной оси 12, подвешенной или поддерживаемой кронштейном 13,
закрепленным на раме 14 велосипеда. Натяжной ролик 11 установлен снаружи внешней шестерни 2 на
кольцевом элементе 1 таким образом, что он входит в зацепление и постоянно находится в контакте с
внешними поверхностями 10 фланцев 9 на указанном кольцевом элементе, при этом натяжной ролик 10 или
11 снабжен кольцевой канавкой или каналом 15 (рис. 5), в который могут выступать зубья 3 внешней
звездочки на кольцевом элементе, не задевая их. Ось холостого ролика 11 расположена ниже оси кольцевого
элемента 1 415,085 и с той стороны радиальной линии, которая проходит между осями зубчатой шестерни 7 и
кольцевого элемента 1 ближе к ведущей звездочке, так что при передаче привода по ведущей цепи 4
кольцевой элемент будет вращаться на холостом ролике 11 и одновременно передавать привод на ведомую
шестерню 7. Предусмотрен рычаг, точка опоры которого — точка 16 контакта холостого ролика 11 и
поверхности 10 фланцев 9 кольцевого элемента 1. Линии или плечи рычага проходят через начальную точку
контакта ведущего вала 17 цепи 4 и наружных зубьев 3 звездочки на кольцевом элементе, приблизительно в
точку 18, и точку 19 контакта внутренней шестерни 6 на кольцевом элементе и ведомой шестерне. 7.
Холостой ролик 11 расположен таким образом, чтобы не задевать приводную цепь 4, которая при
необходимости проходит через канавку.
При передаче привода от педалей к колесу, ведущая и противодействующая силы, создаваемые зацеплением
ведущей цепи 4 с внешней шестерней 2 кольцевого элемента 1, ведомой шестерни 7 с внутренней шестерней
6 кольцевого элемента и роликовых дорожек на поверхностях 10 фланцев 9 кольцевого элемента с холостым
роликом 11, будут удерживать кольцевой элемент в заданном положении. В состоянии покоя цепь 4 вместе с
зацеплением различных элементов удерживает кольцевой элемент 1 в положении относительно элементов, с
которыми он взаимодействует.
Поверхность холостого ролика 11 и контактирующий с ним фланец 9 могут быть ребристыми и рифлеными
соответственно, или наоборот. Фланцы 9 на наружной шестерне могут образовывать кожухи на делительной
окружности шестерни, так что холостой ролик 11 катится по делительной окружности шестерни кольцевого
элемента.
Ведомым элементом может быть звездочка неподвижного или свободного колеса, либо подходящая по типу
переключающей или регулируемой передачи.
Оси кольцевого элемента 1, ведомого элемента 7 и холостого ролика 11 параллельны. Для обеспечения
этого, например, в кронштейне 13 может быть предусмотрен зазор для шпинделя холостого ролика 12,
который также снабжен шаровым наконечником 28, предназначенным для зацепления с соответствующим
гнездом 29 на кронштейне 13, так что в случае нарушения параллельного выравнивания шпинделя 12 при
креплении кронштейна 13 к раме 14 транспортного средства, указанное параллельное выравнивание может
быть восстановлено путем соответствующей регулировки шарового шарнира.
Такая регулировка может быть осуществлена с помощью шпилек 30 или подобных им, которые проходят
через фланец 31 на шпинделе 12 и располагаются на некотором расстоянии друг от друга по окружности, при
этом концы шпилек упираются в кронштейн 13, шаровое гнездо или фланец на нем, или какое-либо другое 70
крепление или часть кронштейна. После регулировки шпиндель фиксируется в нужном положении
установочными винтами 55.
Предпочтительно, чтобы зубья 5 внутренней шестерни 6 были закрыты кожухом, как показано на рисунке 23.
Поверхности 75 22 кожухов 23 предпочтительно совпадают с делительной окружностью внутренней шестерни
6, при этом ведомый элемент 7 также имеет кожух в точке 32, прилегающей к его делительной окружности, а
кожухи ведомого элемента входят в зацепление с кожухами 8 и катятся по кожухам внутренней шестерни.
Ось 12 холостого ролика 11 может быть установлена на кронштейне, закрепленном на шарикоподшипниках
или других подходящих подшипниках на ступице 85 заднего колеса внутри или снаружи ведомой шестерни 7.
На фиг. 3 и 4 внутренняя шестерня 6 кольцевого элемента 1 образована цепью 33, расположенной в канавке
или канале 90 34, образованном на внутренней поверхности кольцевого элемента 1. Цепь 33 крепится к
кольцевому элементу с помощью шпилек, болтов, заклепок или подобных элементов 35, проходящих через
соединения звеньев цепи и фланцы 36 кольцевого элемента 95, образуя канавку или канал 34, или же она
может быть закреплена в канале 34 методом запрессовки. Ведомый элемент 7 снабжен зубьями звездочки 37.
Ведомый элемент 7 и внутренняя шестерня 6 (рис. 3 и 4) могут быть закрыты кожухом подходящего диаметра,
предпочтительно делительного диаметра.
Внешнее холостое колесо 11 (рис. 1-4) может быть снабжено зубьями, нарезанными зубьями, которые входят
в зацепление с внешними зубьями, нарезанными зубьями, на соприкасающихся фланцах 9 кольцевого
элемента 1.
Кольцевой элемент может приводиться в движение валом от ведущего элемента, при этом соответствующие
зубья нарезаются зубьями, образуя наружную шестерню кольцевого элемента, а зацепление кольцевого
элемента с ведущим элементом осуществляется посредством прямозубой, червячной, конической или другой
зубчатой передачи. Например, как показано на рис. 6, ведомый элемент 115 7 может представлять собой
корончатое колесо дифференциального привода, при этом ведущий элемент 38, ведомый элемент 7,
кольцевой элемент 1 и холостые опорные колеса 11, 11a расположены внутри корпуса дифференциала 39.
j20 Ведущий элемент 38 представляет собой червяк, а внешняя шестерня на кольцевом элементе образована
червячным колесом 40. Предусмотрены два внешних холостых колеса 11, 11а, по одному с каждой стороны
радиальной линии между осями t25 ведомого и кольцевого элементов 7 и 1, которые входят в зацепление с
фланцами 9 кольцевого элемента, обеспечивая тем самым надлежащую опору кольцевого элемента. Одно из
холостых колес 11 или 11а обеспечивает точку опоры i30 415,085 рычага для привода вперед или назад.
На фиг. 7 ведущий и ведомый элементы 41 и 7 расположены снаружи кольцевого элемента 1, при этом
ведущий элемент 41 входит в зацепление с внешней шестерней 2 кольцевого элемента посредством
прямозубой передачи. Ведомый элемент 7 входит в зацепление с внешней шестерней 2 кольцевого элемента
посредством прямозубой передачи.
1
i0 Холостые колеса 11, 11a расположены внутри кольцевого элемента 1 и по обе стороны от радиальной
линии между осями кольцевого и ведомого элементов 1 и 7.
Ведущий и ведомый шестерни могут взаимодействовать с кольцевым элементом посредством зубьев цепи и
звездочки, червячной передачи, конической или другой зубчатой передачи. В случае зацепления зубьев цепи
и звездочки ведомого элемента 7 с кольцевым элементом, цепь, расположенная и закрепленная в окружной
канавке ведомого элемента, зацепляется зубьями звездочки с кольцевым элементом, или наоборот. В случае,
когда ведомый элемент входит в зацепление с кольцевым элементом посредством прямозубой передачи, и
зацепление ведущего элемента с кольцевым зубчатым колесом осуществляется зубьями цепи и звездочки,
зубья шестерни могут располагаться снаружи на кольцевом элементе с каждой стороны от зубьев звездочки
для зацепления с ведомым элементом, который снабжен кольцевой канавкой, позволяющей зубьям звездочки
на кольцевом элементе свободно перемещаться.
Ведущий и ведомый элементы могут располагаться внутри кольцевого элемента и входить в зацепление с
внутренней шестерней.
Например, как показано на рис. 8, 41 — ведущий элемент, а 7 — ведомый элемент.
Точка контакта ведущего элемента с кольцевым элементом расположена практически диаметрально
противоположно относительно оси кольцевого элемента точке контакта ведомого элемента и кольцевого
элемента.
Предпочтительно, если внешняя шестерня выполнена из зубьев, нарезанных зубьями, то она и входящие в
зацепление с ней элементы должны быть закрыты кожухом, предпочтительно на делительных окружностях.
Во всех случаях зацепления зубьев зубчатых колес в любом из типов устройств, сконструированных в
соответствии с данным изобретением, шестерни предпочтительно закрываются кожухом относительно своих
делительных окружностей.
В качестве ведущего элемента может выступать элемент, взаимодействующий с внутренней шестерней
кольцевого элемента, а в качестве ведомого элемента — элемент, непосредственно или косвенно
взаимодействующий с внешней шестерней кольцевого элемента. В этой конструкции холостые ролики, один
из которых обеспечивает точку опоры, будут расположены внутри кольцевого элемента, причем конструкция в
основном аналогична показанной на рис. 7, за исключением того, что приводной элемент 41, изображенный на
указанном рисунке, будет расположен внутри кольцевого элемента.
За счет обеспечения зацепления между фланцами кольцевого элемента и внешними холостыми колесами, а
также за счет зацепления внутренней или внешней шестерни с кольцевой шестерней, обеспечивается
широкий опорный или подшипниковый контакт, удерживающий кольцевой элемент в вертикальном
положении.
Внутренний ведомый элемент может располагаться на верхней части кольцевого элемента или вблизи нее, в
этом случае кольцевой элемент подвешен практически на ведомом элементе, а внешнее холостое колесо или
колеса расположены над осью кольцевого элемента.
Предпочтительно, холостое колесо или колеса, взаимодействующие с кольцевой шестерней и
обеспечивающие точки опоры рычага, расположены таким образом, что длинная часть рычага проходит до
точки контакта ведущего элемента и кольцевого элемента.
Ведущие и ведомые элементы, а также холостые ролики или колеса расположены таким образом, что
некоторые или все из них образуют опору или каркас для кольцевого элемента, и/или кольцевой элемент
подвешен на одном или нескольких из них. 95 Кольцевой элемент и внутренние и внешние шестерни на нем
могут быть выполнены из цельного куска или собраны любым подходящим способом, например, кольцо 42
(рис. 1), обеспечивающее внутреннюю шестерню 6tO, может быть закреплено на кольцевом элементе 1 с
помощью шпонок 43.
Во всех вариантах аппаратов, сконструированных в соответствии с данным изобретением, кольцевой элемент
1 не снабжен неподвижной осью или шпинделем, а представляет собой плавающий элемент.
В некоторых случаях кольцевой элемент 1 может представлять собой диск с сплошным или открытым
центром или перегородкой, при этом внутренние фланцы, кожухи или зубья шестерен для зацепления с
внутренними холостыми роликами или зубчатыми колесами, или внутренними ведущими или ведомыми
элементами, расположены по обе стороны от перегородки или центра, причем холостые ролики или зубчатые
колеса, или внутренние ведущие или ведомые элементы дублируются, причем дублированные части
находятся в осевом выравнивании и расположены на коротких или других подходящих осях по обе стороны от
перегородки или центра диска. 120. Создание силового приводного устройства в соответствии с этим
изобретением позволяет получить большее рычажное усилие, чем при передаче привода от ведущего
элемента к ведомому через кольцевой элемент.
Промежуточный натяжной ролик, имеющий неподвижную ось, в которой точкой опоры рычага является ось
натяжного ролика.
Изобретение может быть применено к любой форме передачи энергии. 1 с 41.5,03 Фланцы, кожухи или
шестерни на кольцевом элементе, взаимодействующие с внутренними или внешними холостыми роликами
или зубчатыми колесами, могут быть расположены под углом или углами к оси кольцевого элемента,
например, они могут быть расположены под обратными углами с каждой стороны кольцевого элемента, при
этом холостые ролики или зубчатые колеса дублируются с каждой стороны кольцевого элемента и снабжены
поверхностями или зубьями, расположенными под соответствующими углами, или установлены на осях,
расположенных под соответствующими углами.
Я не ограничиваюсь какой-либо конкретной формой контакта зубчатых передач или формой зубьев, которая
может быть эпициклоидальной, циклоидальной, гипоциклоидальной, прямозубой, конической, винтовой,
ступенчатой или подобной.
Использование вращательного трения в качестве средства зацепления кольцевых элементов с ведомыми
элементами позволяет усовершенствовать методы получения более или менее постоянного КПД при
различных нагрузках и скоростях при передаче прямого привода от ведущего элемента к желаемой точке
передачи.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_415086.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=415086&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB415086A
[]
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения съезда (США): декабрь. 17, 1931.
415,086 Дата подачи заявления (в Соединенном Королевстве): дек. 16, 1932. № 35,692/32.
Полное техническое задание принято: август. 16, 1934.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Усовершенствования методов изготовления термообработанного белого чугуна и улучшенного чугуна,
получаемого таким образом.
Мы, ALLIED PROCESS CORPORATION, корпорация, учрежденная в соответствии с законами штата Нью-Йорк,
Соединенных Штатов Америки, по адресу: Лексингтон-авеню, 405, город и штат Нью-Йорк, Соединенные
Штаты Америки, (правопреемники Мартина Ф. Мипа Грея, гражданина Соединенных Штатов Америки, по
адресу: Ричмонд-авеню, 42, Буффало, Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки), настоящим заявляем о
характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к термической обработке белого чугуна, и в частности к термической
обработке отливок из белого чугуна с измененным химическим составом, полученным методами,
обеспечивающими улучшенные физические свойства изделий, а также к изделиям, полученным таким
образом.
Термин «белый чугун» обозначает литой черный металл, содержащий значительное количество углерода и
кремния, причем эти элементы присутствуют в таких пропорциях, что не позволяют отнести чугун к стали, а
содержание углерода, или соотношение углерода и кремния, таково, что предотвращает отделение углерода
во время охлаждения отливки, тем самым отличая материал от серого чугуна. Хотя такой материал в
исходном виде не является пластичным или ковким, его можно подвергнуть термической обработке для
придания ему некоторой пластичности и прочности.
До настоящего времени в практической деятельности такая термическая обработка проводилась путем
воздействия на отливки сравнительно высокой температурой с медленным охлаждением в течение, скажем,
от шести до четырнадцати дней, для получения так называемого «черного сердцевинного» ковкого чугуна,
характеризующегося черным цветом в сечении излома и наличием на внешней поверхности пленки белого
металла.
С металлургической точки зрения, такой материал обычно понимают как композицию из чистого железа или
феррита, содержащую свободный углерод — «углерод закалки», — с внешней оболочкой, с которой часть или
весь углерод выгорел или был обезуглерожен. Также было предложено проводить термообработку [Price Is.]
белых чугунных отливок нормального состава в два этапа, при которых чугун сначала нагревают до
температуры выше критического диапазона, затем охлаждают и, наконец, нагревают до температуры ниже
критической. Однако в обоих случаях термическая обработка была разработана для получения одного и того
же продукта посредством металлургических реакций, в которых массивный цементит и перлит,
присутствующие в железе, разлагаются на феррит и углерод, образующийся при отпуске. 65 Существует
также другой вид ковкого чугуна, известный как белый закаленной чугун, который получают путем обработки
отливки (обычно тонкостенной) таким образом, чтобы удалить науглероживание из металла по всей его
толщине.
Наше изобретение касается производства улучшенных изделий, которые, хотя и изготавливаются путем
термической обработки белого чугуна без существенного удаления углерода или «обезуглероживания», не
следует путать с тем, что ранее считалось ковким чугуном. Способ обработки, состав железа и конечный
продукт могут быть отделены от понятия «ковкий чугун».
Согласно настоящему изобретению, способ получения термообработанного белого чугуна включает этапы:
получения расплава белого чугуна нормального состава с добавлением замедлителя, получения белого
чугуна из указанного расплава, выдержки указанного чугуна при температуре выше критической в течение
достаточного времени для разложения на железо и отпуска углерода массивного цементита, содержащегося в
нем, охлаждения железа до температуры ниже критической и повторного нагрева такого железа до
температуры ниже критической, чтобы позволить указанному замедлителю осуществить замедленную
реакцию разложения или перегруппировки перлитного цементита с образованием шаровидной структуры в
указанном железе. Под белым железным расплавом нормального состава понимается состав, содержащий от
1,9 до 3,0% углерода; примерно от 1,29 до 0,7% кремния; примерно 0,16% фосфора; менее 0,1% серы;
содержание марганца, эквивалентное удвоенному содержанию кадмия (LP'9heg Cd).
2.
415,086
Содержание серы плюс 0,15 процента; а железо и посторонние примеси составляют остальное. В качестве
замедлителя процесса в белом чугуне предпочтительно используется марганец, который в этом случае, по
существу, добавляется в количестве, превышающем количество марганца, содержащееся в расплаве белого
чугуна вышеуказанного нормального состава. Другие замедлители, такие как хром, ванадий и молибден, могут
применяться в небольших количествах, до примерно четверти процента, вместо избытка марганца или в
дополнение к нему. Если для достижения желаемого результата в дополнение к марганцу используются
какие-либо из этих альтернативных замедлителей, количество избыточного марганца может быть меньше,
чем в случае, когда такие альтернативные замедлители не используются.
Кроме того, содержание серы в белом чугуне может превышать количество, содержащееся в расплаве белого
чугуна указанного выше нормального состава, поскольку такой избыток серы также действует как
замедлитель плавки.
Согласно одному из вариантов настоящего изобретения, способ термообработки белого чугуна включает в
себя подвергание отливок, содержащих от 0,6 до 1,5% марганца в качестве замедлителя и от 1,29 до 0,7%
кремния, в которых разница между содержанием марганца и удвоенным содержанием серы составляет от
0,40 до 1,25%, температуре выше критической температуры в течение от восемнадцати до тридцати шести
часов, охлаждение отливок и последующее подвергание их температуре, вызывающей физические изменения
в указанных отливках, ниже указанной критической температуры в течение периода от примерно десяти до
шестидесяти часов.
Изобретение также включает термообработанный белый чугун, если он получен способом, описанным в
изобретении. Такие термообработанные сплавы белого чугуна могут обладать пределом прочности на
растяжение, превышающим 62 500 фунтов на квадратный дюйм, и характеризуются сфероидизированной
цементитной структурой.
Как правило, мы получаем эти различные сплавы путем приготовления расплава железа, углерода, кремния,
серы и фосфора в пропорциях, обычно используемых в литейном производстве, но предпочтительно
добавляем достаточное количество марганца, например, в виде тиосульфида, ферромарганца или
высокомарганцевого чугуна, чтобы обеспечить желаемое высокое содержание марганца в отливочном
металле. Достаточно 0,60–1,50% марганца в отливке, хотя при желании можно использовать и несколько
большее количество, а точное количество будет в некоторой степени зависеть от процентного содержания
других ингредиентов, времени и температуры термообработки и т. д.
Сама термическая обработка по существу заключается в том, чтобы подвергнуть отливки воздействию
температуры выше критического диапазона в течение времени, достаточного для осуществления первичной
реакции разложения свободного или массивного цементита в белом чугуне. 70 Эта реакция стремится к
равновесию, и отливки в таком виде охлаждаются и подвергаются дальнейшей термической обработке при
температуре или температурах, близких к 75°C или ниже критической. В присутствии замедлителя, например,
избытка марганца, начнется новый набор реакций, некоторые из которых будут химическими, а другие —
физическими. Физические реакции в этих сплавах протекают гораздо быстрее, чем химические, поэтому
отливки могут подвергаться воздействию температур, вызывающих такие физические и химические реакции,
в течение определенного времени, после чего отливки могут быть охлаждены и использованы. В отсутствие
каких-либо замедлителей химических реакций в некоторых случаях очень сложно осуществить
предопределенное физическое изменение ниже критической температуры без одновременных химических
изменений.
Добавление марганца в качестве замедлителя химической реакции позволяет осуществить физические
изменения без существенных химических изменений, при более низких температурах и в разумные сроки, что
обеспечивает экономичность эксплуатации.
При желании термическую обработку во втором диапазоне или при более низких температурах можно
продлить, что позволит добиться существенных химических и физических изменений. Мы обнаружили, что
такие химические изменения могут быть вызваны в течение общего периода времени менее пяти дней, и что
реакции протекают с такой скоростью, что позволяют их контролировать, так что может быть осуществлена
частичная физическая или химическая реакция, или полная физическая и частичная химическая реакция, и
реакция прекращается, когда отливка претерпевает такие изменения, которые придают ей желаемые
свойства.
Термическая обработка проводится в неокислительной атмосфере, а используемая печь должна быть
герметичной и закрытой; при этом образец 115 может нагреваться электрически. В такой печи отливки не
подвергаются значительному обезуглероживанию, и металл не окисляется.
Предполагая, что были подготовлены подходящие отливки из белого чугуна марки 120, начальный этап
термообработки заключается в том, чтобы подвергнуть эти отливки воздействию температуры выше
критического диапазона с целью разложения массивного чугуна марки 125, свободного цементита или
карбида железа. На практике это можно сделать, нагрев отливки до температуры 1700 °F, измеренной
пирометрами печи. Слишком быстрое нагревание нежелательно, 130 415,086, поскольку углерод будет
стремиться к разделению чрезмерного количества ядер, тогда как, если нагревание будет происходить
медленнее, например, в течение двенадцати-пятнадцати часов, углерод будет стремиться мигрировать к
ранее образовавшимся ядрам, тем самым уменьшая общее количество углеродных центров и повышая
желаемые свойства конечного продукта. Можно использовать температуры в диапазоне от верхней границы
критического диапазона до температуры, несколько ниже температуры начала плавления: указанная
температура должна быть удобной и давать хорошие результаты.
Для отливок, содержащих обычное процентное содержание углерода и кремния, а также указанное ниже
количество марганца, нагрев до 17000 °F следует поддерживать в течение примерно восемнадцати-тридцати
шести часов, с целью доведения реакции разложения свободного цементита до равновесия или завершения.
После завершения высокотемпературной термообработки заготовку извлекают из печи и охлаждают до тех
пор, пока дальнейшая реакция не прекратится. Например, его температура понижается с такой скоростью, что
заряд достигнет чёрного или вишнево-красного цвета примерно за восемьдесят пять минут. Мы установили,
что скорость охлаждения существенно влияет на характеристики конечного продукта. Если, например,
обеспечить чрезвычайно быстрое охлаждение, скажем, с помощью закалки в масле, можно получить
удовлетворительные результаты. Или же, если используется охлаждение воздухом, как показано в
приведенном выше практическом примере, можно получить столь же удовлетворительные результаты. В
первом случае охлаждение происходит настолько быстро, что цементит или связанный углерод не могут
отделиться; тенденция к такому отделению существует, но охлаждение настолько быстрое, что исключает
этот эффект. Во втором примере цементит может расслаиваться, но расслоение происходит в такой форме,
которая позволяет удовлетворительным образом провести вторичную обработку.
В промежутке между этими двумя диапазонами, где охлаждение не настолько быстрое, чтобы преодолеть
тенденцию к расслоению, или настолько медленное, чтобы удовлетворить второму критерию, более или
менее связанный углерод будет отделяться в виде карбидов на границах зерен, и этот эффект не согласуется
с развитием 53 наилучших свойств в конечных характеристиках.
Однако следует помнить, что охлаждение не должно быть настолько медленным, чтобы позволить
отделившемуся карбиду распасться на феррит и углерод, участвующий в отпуске, поскольку в этом случае
вряд ли можно будет с уверенностью определить характер отливки, что способствовало бы получению
однородных результатов в практической эксплуатации. Следует понимать, что могут возникать ситуации,
когда тщательный контроль скорости охлаждения не требуется, но, представляя принципы нашего
изобретения в контексте практического применения, мы считаем целесообразным обратить внимание на
различные этапы термообработки. 70 Следующим этапом процесса является дополнительная
термообработка отливок при температуре несколько ниже критического диапазона, например, от 11500 °F.
и 13750 °F, чтобы придать 75 отливкам желаемые свойства. В ходе этой операции происходит несколько
реакций, некоторые из которых физические, а другие химические. Основная физическая реакция,
по-видимому, заключается в перегруппировке составляющих отливки, тогда как химическая реакция состоит в
разложении связанного углерода или цементита, или того, что происходит в перлите, на феррит и углерод,
связанный с отпуском. Эти реакции протекают с разной скоростью, и относительная скорость также не
одинакова при различных температурах. Мы обнаружили, что высокие концентрации замедлителей, таких как
избыток марганца, действуют в первую очередь на химические реакции, и, следовательно, путем
установления надлежащей корреляции между временем, температурой и содержанием марганца или другого
замедлителя, мы можем получить конечные продукты, свойства которых зависят от результирующего
воздействия контролируемых переменных. После завершения низкотемпературных реакций отливки
извлекаются из печи и охлаждаются, а для предотвращения любой тенденции к продолжению реакций за
пределы желаемой точки 100 мы предпочтительно охлаждаем их быстро.
Мы обнаружили, что при низких температурах, скажем, ниже 12000 °F, реакции протекают медленно, и для
промышленных целей мы считаем целесообразным использовать температуры от 12000 °F до 13500 °F,
обычно в течение периодов времени от десяти до шестидесяти часов.
Для более наглядного представления возможных результатов 11Q можно обратиться к результатам,
полученным на практике, которые были определены при испытании испытательных образцов, входящих в
состав товарных плавок, на партиях материала, отгруженных вагонами. Рассмотрение этих 115 результатов
позволит выявить некоторые общие закономерности, которые можно резюмировать следующим образом.
При использовании марганца в качестве замедлителя литья в количестве от 0,60 до 1,5% (при нормальном
содержании серы 120) прочность отливки увеличивается с увеличением содержания марганца, в то время как
пластичность уменьшается при прочих равных условиях. При одинаковом содержании марганца длительная
термообработка 125 повышает пластичность, но при этом несколько снижает предел прочности. Влияние
времени и температуры, по-видимому, не является линейной функцией друг друга, но при заданном
содержании замедлителя, очевидно, существует некоторая средняя температура ниже критической, при
которой такая зависимость существует. Увеличение процентного содержания марганца приводит к снижению
критической температуры, и, следовательно, скорость реакции при той же температуре может ускориться за
счет увеличения содержания марганца.
В этих примерах отливки нагревали выше критического диапазона при температуре 1700 °F в течение
примерно двадцати четырех часов, а затем быстро охлаждали. В таблице указана термическая обработка при
температуре и времени, находящихся ниже критического диапазона.
ТАБЛИЦА ПРИМЕРОВ.
Физические свойства Термическая обработка Химический анализ Предел текучести Предел текучести Фунты
Фунты Температура
на кв. на кв. % в Mn (Mn- C Si F. Время в. дюйм. 2 дюйма. % 2S) % % Часы 1 65.230 2 74.500 3 77.450 4 83.100
87.060 6 90.100 7 93.130 8 100.700 9 100.720 48.900 49.350 52.150 55.000 56.500 59.300 61.400 65.800 75.220
18.2 15.7 18.2 17.0 12.3 11.0 10.3 8.2 5.0 0.61 0.61 0.75 0.82 0.75 0.98 1.14 1.14 1.39 46 58 59 82 98 98 1.23 2.32
2.32 2.37 2.09 2.37 2.45 2.38 2.40 2.39 0.95 0.94 0.92 1.11 0.92 0.82 0.86 0.88 0.95 1250 1350 1300 1300 1350
1300 1300 1200 1200 Можно использовать более 1,4 процента марганца (произносится). Это подтверждают
следующие результаты.
но положительный эффект не так велик, как в случае с Mn-% Time Temp.
0.77 10 часов. 1300 Ф.
1.47..
2.09..
2.95. ..
Предельная прочность в фунтах на квадратный дюйм.
098.800 96.700 59.400 71.600 Предел текучести в фунтах на квадратный дюйм.
81.900 82.300 59.400 71.600 Разумеется, следует понимать, что приведенные выше табличные данные лишь
демонстрируют, каким образом изобретение может быть применено на практике литейщиком, и что поправки
на размер отливки, содержание углерода, температуру заливки и тому подобное, известные в настоящее
время в данной области техники, могут использоваться совместно с предложениями, изложенными выше, для
увеличения предельного выхода годной продукции.
точка прочности в 2" 108 300 112 900 104 700 101 500 91 800 98 400 91 300 73 400 6% 5% 4,5% MAn.
0.62 0.77 1.04 0.77 Термообработанные отливки или сплавы из белого чугуна, изготовленные в соответствии с
ранее обсуждавшимися принципами, отличаются от обычного ковкого чугуна или перлитного чугуна
нормального состава по нескольким параметрам. Среди прочего, отливки, изготовленные в соответствии с
данным изобретением, позволяют адаптировать изобретение к широкому спектру применений.
Соседние файлы в папке патенты