Obrabotka Metallov 2015 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (67) 2015 18 ТЕХНОЛОГИЯ др. [5, 6]) либо на легированный никелем и мо- либденом чугун марки ЧМН-35М [7–9]. Наибо- лее широко известны технологии изготовления клиньев из высокопрочных чугунов с шаровид- ным графитом (ВЧ60, ВЧ70 и др.). Технология их производства включает в себя стадии изо- термической закалки в соляном растворе и по- следующее охлаждение в щелочных растворах, что приводит к удорожанию клиньев в 5–7 раз. К тому же процесс закалки в расплаве селитры небезопасен и вреден для здоровья. В последнее время разработана технология объемно-поверхностной закалки рабочих по- верхностей фрикционного клина, изготовлен- ных как из серых чугунов СЧ25, СЧ35, так и легированной стали 20ГЛ [9, 10]. Технология состоит из нагрева клина в объемных печах с последующим охлаждением стенок клина пото- ком воды и обеспечивает за один цикл нагрева и охлаждения упрочнение вертикальной и на- клонной фрикционных поверхностей. Отсут- ствие газовых атмосфер и масла делает процесс упрочнения экологически чистым в отличие от традиционных технологий, включая и изотерми- ческую закалку. Недостатками данных техноло- гий являются многостадийность процессов, вы- сокая себестоимость высокопрочных чугунов и энергоемкость процессов как изотермической, так и объемно-поверхностной закалки. Поэтому перспективным выглядит пере- ход к упрочнению только поверхностного слоя рабочих поверхностей клина, изготовленного из традиционных материалов [11, 12]. Так, в [12] отмечается значительное повышение из- носа клиньев, изготовленных из СЧ25 и ВЧ60 после их плазменной закалки. Недостатки как плазменной, так и лазерной закалки связаны с ограничениями на глубину прогрева материала и неравномерностью прогрева по глубине. Этих недостатков лишены методы индукционного упрочнения, при которых энерговыделение про- исходит в объеме скин-слоя металла (сплава). Цель данной работы – отработка технологи- ческого процесса упрочнения вертикальной по- верхности клина методом одностадийной высо- коэнергетической индукционной закалки (ВИЗ) на твердость не менее 55 HRC и на глубину не менее 3 мм. Специфика и особенности ВИЗ рассмотрены в [13]. Клин изготовлен из серо- го чугуна марки СЧ18 ГОСТ 1412–85, размеры упрочняемой поверхности – 190×178 мм. Чер- теж клина представлен на рис. 1. Рис. 1. Схема фрикционного клина (чертеж М1698.00.002) 1. Методика экспериментального исследования Для реализации процесса использовалось следующее оборудование. 1. Высокочастотный генератор ВЧГ 5-60/0,066, имеющий мощность до 60 кВт и ра- бочую частоту 66 кГц. 2. Индуктор для закалки, изготовленный в виде петли из медной трубки наружным диаме- тром 10 мм, толщина стенки 1 мм (рис. 2). На верхней трубке индуктора по образующей при- паян медный брусок сечением 5×5 мм и длиной 90 мм (длина рабочей зоны индуктора), здесь же закреплен плотный ряд ферритовых концентра- торов энергии электромагнитного поля. Послед- ние изготавливаются из ферритовых колец тол- щиной 5 мм с внутренним диаметром каждого кольца 10 мм и наружным диаметром 20 мм, тип ферритов – М3000 НМ-А128. На нижней трубке индуктора расположен ряд отверстий для созда- ния водяной плоской струи и охлаждения зака- ленной зоны клина. Рабочее положение трубок индуктора – в вертикальной плоскости, упрочня- емая поверхность клина перемещается относи- тельно рабочей зоны индуктора (зоны нагрева) снизу вверх. Индуктор охлаждается проточной водой, жестко закреплен на выходных клеммах высокочастотного (ВЧ) генератора под болт для исключения вибраций, ведущих к появлению разбросов значений твердости закаленного слоя.