2. Патентные исследования по индкукционным закалочным установкам

Предмет поиска	Ретроспективность	Наименование источников информации	Индексы МКИ	Страны
Способ упрочнения изделий	1994-2009гг	Авторские свидетельства	С21D 1/42	Россия
Устройство для закалки деталей	1994-2009гг	Авторские свидетельства	C21D 1/63	Россия
Полуавтомат для непрерывно- последовательной закалки цилиндрических деталей с индукционным нагревом	1994-2009гг	Авторские свидетельства	С21D 9/28	Россия
Установка для термической обработки полых цилиндрических изделий	1994-2009гг	Авторские свидетельства	C21D 9/08	Россия
Индуктор для закалки изделий сложной конфигурации	1994-2009гг	Авторские свидетельства	Н 05 В 6/36	Россия
Закалка металлических изделий	1994-2009гг	Авторские свидетельства	C21D 1/667	Россия
Способ получения втулок для гусеничных цепей	1994-2009 гг	Авторские свидетельства	C21D 9/08	Россия
Способ закалки стальных деталей и устройство его осуществления	1994-2009гг	Авторские свидетельства	C21D 9/30	Россия

Таблица 2.1 - Регламент поиска при исследовании индукционных закалочных

установок

Таблица 2.2 - Библиографический перечень

Страна патентования	МКИ или НКИ	№ охранного документа	Дата приоритета	Название изобретения
РОССИЯ	C21D9/08	94032958	10.08.1996	Способ получения втулок для гусеничных цепей
	C21D1/42	2309988	20.02.2007	Способ упрочнения изделий
	C21D9/30	2222609	27.11.2004	Способ закалки стальных деталей и устройство для его осуществления
	C21D1/667	№ 2353669	27.04.2009	Закалка металлических изделий

C21D9/08, № 94032958. Способ получения втулок для гусеничных

цепей.

Изобретение позволяет получить втулки, обладающие высокой надежностью в эксплуатации, определяемой повышенным сопротивлением абразивному изнашиванию и стойкостью к ударным нагрузкам. Поставленная задача достигается тем, что втулки выполняют из стали пониженной прокаливаемости с содержанием углерода 0,65 – 0,75 %, микролегированной карбонитридообразующими элементами, и подвергают объемно-поверхностной закалке с низким отпуском до образования на наружной и внутренней поверхности втулки упрочненного слоя глубиной 0,17 – 0,25 от толщины стенки со структурой отпущенного мартенсита, а в сердцевине - тонкопластинчатого перлита или троостита закалки.

Предполагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности к производству втулок гусеничного хода для промышленных тракторов, экскаваторов, бульдозеров. Втулки гусениц относятся к тяжелонагруженным деталям ходовой системы, подвергающимся динамическим и изгибным нагрузкам, интенсивному износу.

Известен способ изготовления втулок для гусениц промышленных тракторов из низкоуглеродистых малолегированных сталей 20Г, 20Х, 15–20ХМ, подвергаемых цементации, закалке и низкому отпуску. Структура упрочненной зоны наружной и внутренней поверхности втулок глубиной 2 –3 мм, прошедших обработку по указанной схеме, состоит из отпущенного высокоуглеродистого мартенсита и свободных карбидов, а сердцевины малоуглеродистого мартенсита, феррита, а в ряде случаев верхнего бейнита.

Недостатками таких втулок являются пониженная стойкость против ударных и изгибных нагрузок, относительно низкие надежность и долговечность, обусловленные, прежде всего наличием избыточной карбидной фазы в цементованной зоне и свободного феррита, верхнего бейнита в сердцевине, а также трудоемкость их изготовления из – за длительности (до 50 часов) процесса цементации.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ изготовления тракторных втулок из стали 58(55ПП), подвергнутых объемно-поверхностной закалке при индукционном нагреве.

Существенным недостатком втулок, полученных таким способом, является недостаточная их износостойкость в связи с относительно низким содержанием углерода в стали 58(55ПП), а также пониженные вязкие характеристики, обусловленные наличием в сердцевине детали смеси структур избыточного феррита, перлита и троостита закалки. Предлагаемое изобретение позволяет получить втулки, обладающие высокой надежностью в эксплуатации, определяемой повышенным сопротивлением абразивному изнашиванию и стойкостью к ударным нагрузкам. Поставленная задача достигается тем, что втулки выполняют из стали пониженной прокаливаемости с содержанием углерода 0,65 – 0,75 микролегированной карбонитридообразующими элементами и подвергают объемно-поверхностной закалке с низким отпуском до образования на наружной и внутренней поверхности втулки упрочненного слоя глубиной 0,17 – 0,25 от толщины стенки со структурой отпущенного мартенсита, а в сердцевине – тонкопластинчатого перлита или троостита закалки.

Использование стали пониженной прокаливаемости с указанным уровнем содержания углерода, получение указанных пределов глубины упрочненного слоя и сочетание структур поверхности и сердцевины втулок гусеничных цепей неизвестно, вследствие чего данное техническое решение обладает существенными отличиями.

Нижний предел содержания углерода 0,65 выбран для обеспечения высокой износостойкости втулок при удовлетворительной обрабатываемости стали в процессе их изготовления.

При содержании углерода выше верхнего предела (0,75) заметно падает сопротивление хрупкому разрушению втулок при эксплуатации, а также резко ухудшается обрабатываемость внутренней поверхности протяжками.

Карбонитридообразующие элементы в небольших количествах сдерживают рост зерна при нагреве под закалку, регулируют прокаливаемость, оказывают благотворное действие на тонкую структуру мартенсита, повышают износостойкость при абразивном изнашивании.

Нижний предел глубины закаленной зоны (0,17 от толщины стенки) обусловлен требованиями к максимально допустимой величине износа втулки по радиусу, которая, например, при толщине втулки 12 мм, составляет 2 мм, что соответствует 0,17 от толщины стенки.

Верхний предел толщины слоя принят 0,25 от толщины стенки, т.к. при большей толщине слоя снижается работа разрушения втулки при ударных нагрузках.

Втулки, полученные указанным способом, обладают сопротивлением ударным и изгибным нагрузкам в 2 – 3 раза и износостойкостью на 15 – 25 выше, чем втулки, принятые в качестве прототипа, и базовые, изготовленные

из цементуемых сталей по традиционной технологии.

Пример конкретного выполнения:

В соответствии с изобретением были изготовлены втулки гусениц трактора

Т – 170 для проведения лабораторных и промышленных испытаний.

Использовали сталь пониженной прокаливаемости с содержанием углерода 0,65–0,75. Втулки изготавливали механической обработкой из горячекатаных труб, размером 71х45 мм. Обрабатываемость резанием была удовлетворительной. Втулки подвергали объемно-поверхностной закалке при сквозном нагреве ТВЧ до 820 – 850°С с охлаждением потоком воды и последующем отпуске при 150 – 200°С.

C21D9/30, № 2222609. Способ закалки стальных деталей и устройство для его осуществления.

Изобретение относится к области термической обработки. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей. Для достижения технического результата стальную деталь нагревают до температуры аустенизации и охлаждают в закалочном баке с по крайней мере двумя закалочными средами с различной плотностью, не смешивающимися друг с другом и расположенными по ходу движения деталей, расположение закалочных сред по ходу движения деталей в закалочном баке и скорость движения деталей предварительно определяют по охлаждающей способности жидкостей и необходимой кривой закалки деталей. Устройство для закалки стальных деталей содержит закалочный бак в виде U-образной трубы, первая половина которого расположена под углом и имеет транспортер, а вторая половина расположена вертикально, при этом первая половина бака расположена под углом 10-30°, а вторая половина бака выполнена с возможностью регулирования угла наклона и снабжена транспортером.

C21D1/667, № 2353669. Закалка металлических изделий.

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения и может быть использовано для закалки изделий, выполненных из конструкционных и легированных сталей. Для расширения диапазона закаливания в охлаждающей среде изделий из различных металлов за счет управления интенсивности отвода тепла осуществляют нагрев изделий до температуры аустенизации и ведут отвод тепла с использованием двухфазной закалочной среды в виде водо - воздушной пены при избыточном давлении до 0,6 атм. Подачу закалочной среды на поверхность изделия осуществляют одновременно и равномерно по всей поверхности через спрейерное устройство, а интенсивность подачи закалочной среды и изменение ее состава регулируют исходя из требуемых режимов отвода тепла для изделий из конструкционных и легированных сталей.

C21D1/42, № 2309988. Способ упрочнения изделий.

Изобретение относится к способам упрочнения изделий и может быть использовано преимущественно в машиностроении при индукционной закалке изделий типа осей, валов, имеющих сложную конфигурацию упрочняемых участков в местах выхода шлиц, пазов, лысок и т.д. Для повышения усталостной прочности перед поверхностной закалкой осуществляют индукционный подогрев неравномерно нагревающихся зон (сопрягаемых зон изделия) с последующей выдержкой во времени. При этом индукционный подогрев неравномерно нагревающихся зон может осуществляться одновременным или непрерывно-последовательным способом.

В результате патентных исследований для расчета и проектирования в разрабатываемом дипломном проекте выбрано изобретение ”Способ получения втулок для гусеничных цепей” – C21D9/08, № 94032958, Россия.