книги / Технология термического производства. Способы наноструктурирования материалов

погружать изделия в закалочный бак, обеспечивать достаточные зазоры между отдельными изделиями, а также между изделиями и приспособлениями, в которых они нагревались.

Как показал А.Г. Онисимов (данные приведены по источнику [13]), растворы солей и щелочей дают возможность получать на изделиях не только более высокую и однородную твердость, но и значительно меньшее по сравнению с чистой водой количество закалочных трещин (табл. 2.10).

Охлаждение в маслах

Несмотря на целый ряд недостатков: повышенную огнеопасность, недостаточную стабильность, более высокую стоимость, более низкую охлаждающую способность – масла применяются весьма широко.

Основным достоинством масел как закалочных жидкостей является небольшая скорость охлаждения в мартенситном интервале температур, что уменьшает опасность возникновения закалочных дефектов и приводит к постоянству закаливающей способности в широком интервале температур среды (20–150 °С). Охлаждающая способность закалочных масел зависит от их вязкости. Повышение температуры закалочного масла уменьшает вязкость и тем самым увеличивает охлаждающую способность. Для индустриальных масел, 12, 20 и 20В, широко применяемых для закалки деталей, наилучшая охлаждающая способность обеспечивается в интервале температур 40–80 °С, Основные свойства закалочных масел приведены в табл. 2.11.

В процессе длительной работы масла становятся непригодными для закалки. Изменение свойств закалочных масел обусловливается процессами окисления при контакте масла с нагретой металлической поверхностью изделий. Оксиды металлов, имеющиеся на поверхности изделии, вода, присутствующая в масле, ускоряют процессы окисления. Более интенсивно окисление масла протекает при повышенных

62

63

температурах. Для восстановления закалочных свойств окисленного масла осуществляют его регенерацию, или освежение, путем добавления свежего масла. К недостаткам закалочных масел следует также отнести необходимость дополнительной операции отмывки и обезжиривания поверхности закаленных изделий, а также пожароопасность.

Для сохранения светлой поверхности изделий к минеральным маслам добавляют органические вещества или различные фракции синтетических жирных кислот (типа CnH2nO2). Лучшие результаты получены при добавлении к минеральному маслу типа 12 около 20 % высокомолекулярной кислоты. Эту смесь успешно применяют для закалки изделий, нагреваемых в атмосфере эндогаза. Охлаждающая способность масла с такой присадкой выше, чем у масла без присадок. Высокую охлаждающую способность обеспечивает и смесь трансформаторного и авиационного МС-20 масел в пропорции 3:1. Светлая поверхность изделий сохраняется при применении смеси, содержащей 50 % авиационного МС-20 и 50 % вазелинового масла, а также при закалке изделий в 100%-ном авиационном масле МС-20.

Иногда в качестве ингибиторов (веществ, повышающих стойкость масел к окислению, а также улучшающих вязкость и другие свойства) применяют аминофенол в количестве 0,01–0,1 % от массы масла, ЦИАТИМ-330, ЦИАТИМ-331, ЦИАТИМ-334 и др.

В последние годы применяют и специальные закалочные масла с хорошими антиокислительными свойствами и сопротивлением загущению, характеристика которых приведена ниже:

64

Масло из закалочных баков, расположенных в цехе, поступает по трубопроводу 1 в бак 2 с тремя секциями. В одной из секций бака масло отстаивается, другая включена в систему циркуляции и охлаждения, третья находится в процессе чистки. Из бака масло под всасывающим действием насоса 3 проходит через фильтр 4 и нагнетается через трубчатые маслоохладители 5 в напорную магистраль 6, из которой поступает в закалочные баки (в схеме дублируются насосные установки и фильтры как резервные на случай чистки или аварии). В схему включена насосная установка 7 для откачки отработанного масла из бака 2, а также сливная воронка 8 с трубопроводом 9, соединяющим ее с баком. Воронка служит для наполнения бака маслом из емкостей, находящихся вне помещения цеха.

Общая емкость всех 3 отсеков системы должно быть на 30–40 % больше объема всего масла, находящегося в системе и баках. Маслоохладители в зависимости от их мощности имеют производительность от 10 до 100 м3/ч.

Конструкции и типоразмеры применяемых закалочных баков должны соответствовать нагревательному оборудованию.

Способы погружения изделий в закалочные баки

Способ погружения детали (инструмента) в закалочную жидкость должен обеспечивать равномерное охлаждение различных частей изделия, сквозной отток образующихся при кипении жидкости паров, гарантировать отсутствие коробления горячих изделий под действием собственного веса или в результате неравномерного охлаждения.

Практикой обработки выработан ряд правил погружения закаливаемых изделий в жидкие среды (рис. 2.27).

67

тельной установкой между отдельными деталями металлических прокладок. Высота прокладок должна быть тем большей, чем толще детали и чем больше их площадь. Количество прокладок должно обеспечивать отсутствие коробления изделий.

7.Охлаждение изделий, закаливаемых в приспособлениях или на цепях конвейера, должно производиться так, чтобы при этом обеспечивалось равномерное охлаждение всей их поверхности. Поэтому нельзя допускать скопления изделий, плотно прилегающих друг к другу.

8.Охлаждение тонких изделий, обладающих недостаточной конструктивной жесткостью в нагретом состоянии (дисков, шестерен, валиков, рессор и пр.), рекомендуется производить в закалочных прессах или в специальных закалочных устройствах, а в некоторых случаях – в металлических плитах.

Таким образом, правильный выбор как способа охлаждения, так и охлаждающей среды при закалке – гарантия качества закалки. Масло по охлаждающей способности резко отличается от воды, и этот разрыв до сих пор остается незаполненным, т.е. нет эффективных и качественных по своему действию промежуточных между водой и маслом закалочных сред. Таким образом, вопрос о создании универсальных сред, обеспечивающих во всех температурных интервалах требуемые условия охлаждения, остается актуальным. В источниках [1, 2, 12, 13] рассмотрено применение водных растворов полимеров и органических соединений в качестве закалочных сред, но все они мало технологичны, дороги, дефицитны, нестабильны во времени и значительно изменяют свою охлаждающую способность при изменении температуры.

69