УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛИ В ИНТЕРВАЛЕ АУСТЕНИТНОГО ПРЕДПРЕВРАЩЕНИЯ

Полезная модель относится к машиностроению и может использоваться при термической обработке сталей.
Известна механизированная соляная печь-ванна с вращающейся крестовиной и перебросом корзин в закалочный бак (Рустем С.Л. Оборудование термических цехов. -М.: Машиностроение, 1971. - с.86-88.), которая производит автоматическую закалку изделий. В этой печи длительность нагрева деталей под закалку определяется длительностью интервала времени, за который крестовина, удерживающая сетку с деталями в разогретой соляной ванне, совершает полный оборот, после которого перебрасывающий механизм опрокидывает сетку с деталями в закалочный бак. Но такая конструкция позволяет выполнять только операцию «классической» закалки деталей из стали.
Известно (Фролов А.В., Тарасов Е.А., Муравьев В.И. Применение эффектов фазовых предпревращений при термической обработке стали ЗОХГСА / в сб. трудов Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России». - М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2011 - с.50-51), что при повторном нагреве закаленных заготовок до условий аустенитного предпревращения и дальнейшей выдержке в этих условиях в течение 1…7 с. можно значительно изменять механические свойства заготовки. При этом можно добиться повышения пластических свойств закаленной стали при незначительном снижении прочностных характеристик, либо повысить прочностные свойства закаленной детали при сохранении пластических характеристик, либо получить механические свойства, эквивалентные отпущенному состоянию. Но для использования указанных эффектов необходимо точно определять температурно-временные условия начала аустенитного превращения, которые зависят от химического состава детали, ее формы, размера и скорости нагрева, степени предварительной деформации, исходной структуры и т.д.
Для устранения указанных недостатков предлагается устройство для автоматизированной термической обработки деталей из стали в интервале аустенитного предпревращения, снабженное печью-ванной, закалочным баком, перебрасывающим механизмом для перемещения детали из печи-ванны в закалочный бак, электроприводом перебрасывающего механизма, электронной системой управления перебрасывающим механизмом на основе анализа спектра сигналов акустической эмиссии (АЭ), излучаемых деталью при ее нагреве.
В основе принципа действия устройства лежит зависимость спектра АЭ сигналов от процессов фазовых превращений при нагреве и охлаждении сталей (Муравьев В.И., Фролов А.В., Дмитриев Э.А. и др. Определение эффективности использования фазовых предпревращений в технологических операциях изготовления конструкций из сталей и сплавов методом акустической эмиссии // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2011, №3. - с.91-100).
Предлагаемое устройство (фиг.1) содержит наполненную разогретым до требуемой температуры расплавом соли закалочную печь-ванну 1.1, заполненный охлаждающей жидкостью закалочный бак 1.2, перебрасывающий механизм 1.3. К обрабатываемой детали 1.4 закрепляется гибкий звуковод 1.5. Обрабатываемая деталь 1.4 закрепляется к стреле перебрасывающего механизма и помещается в печь-ванну. Второй конец звуковода также закрепляется к стреле перебрасывающего механизма. К концу звуковода, закрепленном на перебрасывающем механизме, закрепляется пьезоэлектрический приемник сигналов АЭ 1.6. Сигнал с приемника сигналов АЭ поступает на электронную систему управления 1.7. Система управления производит анализ спектрального состава АЭ. При смещении спектральной плотности АЭ сигналов в низкочастотную область система управления вырабатывает управляющий сигнал для электропривода перебрасывающего механизма 1.8. После чего электропривод приводит в действие перебрасывающий механизм, который перемещает обрабатываемую деталь из печи-ванны 1.1 в закалочную емкость 1.2.
Устройство управления перебрасывающим механизмом работает следующим образом (фиг.2). Сигнал от АЭ приемника поступает на широкополосный усилитель 2.1, где усиливается до необходимого уровня. После чего из него с помощью двух полоснопропу екающих фильтров 2.2, 2.3 выделяются среднечастотная и низкочастотная составляющие. На выходе полосовых фильтров установлены амплитудные детекторы 2.4 и 2.5, выходной сигнал которых пропорционален уровню спектральной плотности АЭ соответствующего частотного диапазона. Компаратор 2.6 осуществляют детектирование АЭ сигналов, соответствующих аустенитной структуре стали путем сравнения уровней среднечастотной и низкочастотной составляющих - при нагреве аустенитной структуры уровень низкочастотной составляющей превышает уровень среднечастотной составляющей. Интегратор 2.7 необходим для повышения помехоустойчивости схемы за счет исключения ложных срабатываний при регистрации одиночных АЭ сигналов со смещенным в низкочастотную область спектром.
Таким образом предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет производить термическую обработку стальных изделий в интервале аустенитного предпревращения, в результате чего управлять их свойствами от свойств, присущих закаленному состоянию до свойств, соответствующих отпущенной стали. Кроме того, устройство позволяет увеличить пластичность закаленных деталей при незначительном снижении их прочности и твердости, либо повысить их прочность и твердость при сохранении характеристик пластичности, а также осуществлять изосклерный отпуск при временных затратах, на три порядка меньших, чем при проведении «классического» отпуска.