Устройство для поверхностной закалки деталей

Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, в частности к устройствам термической поверхностной обработки деталей, и может найти применение для поверхностной закалки деталей из стали, чугуна и сплавов цветных металлов.
Известны устройства газопламенной поверхностной закалки, осуществляющие нагрев поверхности деталей посредством газопламенной горелки, перемещаемой вдоль поверхности обрабатываемой детали (например, авторское свидетельство СССР №1266879 МПК C21D 1/10). Эти устройства эффективны для закалки крупногабаритных изделий, например прокатных валков. Для закалки деталей со сложной развитой поверхностью, например зубчатых колес, они малопроизводительны и неэффективны.
Известны также устройства для поверхностной индукционной закалки деталей, осуществляющие нагрев поверхности деталей посредством индукционной катушки, охватывающей закаливаемую деталь (патент РФ №2005798 МПК C21D 1/42). Эти устройства имеют высокую производительность. Однако для каждого типа деталей требуется отдельная катушка, эти устройства эффективны только в крупносерийных и массовых производствах.
По конструкции к заявляемому объекту наиболее близким прототипом является устройство для термического удаления заусенцев, содержащее рабочую камеру, снабженную впускным клапан и свечой зажигания и выпускной клапан, и опорную плиту с решеткой для укладывания на нее обрабатываемых деталей (Патент РФ №2153409 МПК В23К 7/06). В рабочей камере осуществляется сгорание газообразной топливной смеси, при этом под воздействием продуктов сгорания производится обработка изделия.
Недостаток данного устройства заключается в том, что оно не может обеспечить поверхностную закалку деталей машин. Это связано с тем, что после нагрева продуктами сгорания поверхности детали до интервала закалочных температур необходимо осуществить быстрое ее охлаждение. Выпуск продуктов сгорания из рабочей камеры не обеспечивает интенсивные охлаждение поверхности детали, поэтому не может произойти закалка ее поверхности.
Технической задачей полезной модели является расширение технологических возможностей устройства, позволяющее осуществить поверхностную закалку металлических деталей машин.
Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство для поверхностной закалки деталей, содержащее рабочую камеру, снабженную средствами для подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, и опорную плиту с решеткой для укладывания на нее обрабатываемых деталей, расположенную на дне рабочей камеры, снабжено средствами для подачи жидкости в рабочую камеру и выпуска жидкости из нее.
Предлагаемое устройство для поверхностной закалки деталей схематично представлено на фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 устройство показано в исходном состоянии, а на фиг. 2 в момент совершения процесса закалки. Устройство содержит корпус 1, к которому при помощи винтов 2 и 3 присоединены основание 4 и крышка 5. В корпусе размещена рабочая камера 6, снабженная впускным клапаном 7, выпускным клапаном 8 и несколькими свечами зажигания 9. В верхней части корпуса 1 установлен клапан подачи жидкости, состоящий из корпуса клапана 10 с полостью 11, игольчатого клапана 12, пружины 13, регулирующего винта 14 и заглушки 15. В полость 11 заливается жидкость через отверстие, закрываемое заглушкой 15. Клапан 12 в закрытом положении удерживается пружиной 13. При открытии клапана 12 полость 11 через отверстие 16 сообщается с рабочей камерой 6. Полость 11 через отверстие 17 сообщена с воздушной системой устройства, которая на рисунке не показана. В нижней части основания 4 установлен клапан для выпуска жидкости, состоящий из гильзы 18 и тарельчатого клапана 19. Управляющая полость 20 клапана через отверстие 21 сообщена с воздушной системой устройства. Клапан для выпуска жидкости через канал 22 и штуцер 23 соединен с канализацией. На дне рабочей камеры 6 расположена плита с решеткой 24, через отверстия которой рабочая камера 6 сообщена с конической полостью 25, выполненной в основании 4. На плиту 24 при помощи приспособлений 26 устанавливаются обрабатываемые детали 27, например зубчатые колеса.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Через впускной клапан 7 рабочая камера 6 наполняется горючим газом, например природным газом, и сжатым воздухом или кислородом, в результате чего в ней образуется топливная смесь. При сгорании этой смеси давление и температура в рабочей камере 6 многократно повышается. В случае использования газовоздушной топливной смеси температура продуктов сгорания достигает 2000…2100°С, а в случае использования газокислородной смеси она достигает 3200…3300°С. Под воздействием продуктов сгорания, обрабатываемые детали интенсивно нагреваются, и в течение 1…2 с температура поверхности деталей достигает интервала закалочных температур. В этот момент открывается выпускной клапан 8, и продукты сгорания выпускаются из рабочей камеры 6, что вызывает резкое уменьшение давления и температуры в ней. Одновременно с этим через отверстие 17 в полость 11 подается сжатый воздух. При этом клапан 12 открывается, сообщая полость 11 с рабочей камерой 6 (фиг. 2). Под давлением воздуха жидкость из полости 11 с высокой скоростью поступает в рабочую камеру 6. При соударении со стенкой корпуса 1 жидкость, разбрызгиваясь, превращается в мельчайшие капли. Под воздействием этих капель на поверхности деталей 27, а также отводом теплоты с поверхности деталей во внутренние их слои происходит интенсивное охлаждение поверхности деталей. Благодаря этому происходит закалка поверхностей деталей.
Воздух, поступающий вместе с жидкостью в рабочую камеру 6, удаляется через выпускной клапан 8. Жидкость, стекающая с поверхностей деталей 27, скапливается в полости 25. При подаче сжатого воздуха через отверстие 21 в полость 20 клапан 19 открывается, сообщая полость 25 с каналом 22, и жидкость удаляется в канализацию. После этого, отвинтив винты 3, крышка 5 снимается с корпуса 1 и из рабочей камеры 6 извлекаются закаленные детали. Затем рабочая камера 6 загружается новой партией деталей. Далее рабочий цикл устройства повторяется в той же последовательности.
Данное устройство в отличие от известного устройства обеспечивает поверхностную закалку металлических деталей, в частности деталей изготовленных из углеродистых и легированных сталей. Нагрев и поверхностная закалка деталей осуществляется в течение всего нескольких секунд. Благодаря этому устройство имеет высокую производительность.