Устройство для закалки заготовок

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКАЛКИ ЗАГОТОВОК(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Стеценко Владимир Юзефович Марукович Евгений Игнатьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для закалки заготовок, включающее бак с размещенным в нем кольцевым коллектором с отверстиями по всей его внутренней поверхности, патрубки для подвода и отвода охлаждающей жидкости, отличающееся тем, что отверстия имеют диаметр от 3 до 40 мм и расположены с шагом по высоте и периметру от 1,5 до 4 диаметров отверстия,расстояния от отверстий до поверхности охлаждения заготовок составляют от 6 до 280 мм,а кольцевой коллектор имеет высоту от 10 мм до 3000 мм. 57972009.12.30 Полезная модель относится к машиностроению и предназначена для термообработки заготовок из черных и цветных металлов в жидкой охлаждающей среде. Известно устройство для охлаждения изделий, содержащее бак с размещенными в нем кольцевыми коллекторами с соплами, патрубками для подвода и отвода охлаждающей жидкости 1. Охлаждение заготовки происходит вследствие вращательного движения жидкости вокруг заготовки. Главными недостатками данного устройства является сложность конструкции и относительно небольшая интенсивность потока охладителя вблизи стенки заготовки, поскольку энергия струи в основном расходуется на вращение большой массы охладителя. Известно устройство для охлаждения изделий, включающее бак с размещенным в нем кольцевым коллектором с отверстиями по всей его внутренней поверхности, патрубки для подвода и отвода охлаждающей жидкости 2. В данном устройстве кольцевой коллектор имеет высоту, равную длине охлаждаемого изделия, что предполагает создание и применение для каждого изделия индивидуального коллектора фиксированной высоты. Отверстия в устройстве равноудалены от охлаждаемой поверхности изделия на расстояния 880 мм, что также предполагает создание и применение для каждого изделия своего кольцевого коллектора с индивидуальными внутренним диаметром, отверстиями и их расположением. Это существенно увеличивает затраты на термообработку и ограничивает возможности устройства, что приводит к существенному повышению стоимости закаленных заготовок и сужению их номенклатуры. Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель,является снижение затрат на термообработку и расширение технических возможностей устройства. Технический результат заключается в уменьшении стоимости закаленных заготовок и расширении их номенклатуры. Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом устройстве для закалки заготовок, включающем бак с размещенным в нем кольцевым коллектором с отверстиями по всей его внутренней поверхности, патрубки для подвода и отвода охлаждающей жидкости, отверстия имеют диаметр от 3 до 40 мм и расположены с шагом по высоте и периметру от 1,5 до 4 диаметров отверстия, расстояния от отверстий до поверхности охлаждения заготовок составляют от 6 до 280 мм, а кольцевой коллектор имеет высоту от 10 мм до 3000 мм. Если отверстия имеют диаметр от 3 до 40 мм, расположены с шагом по высоте и периметру от 1,5 до 4 диаметров отверстия, и расстояния от отверстий до поверхности охлаждения заготовки составляют от 6 до 280 мм, то это позволяет сократить количество кольцевых коллекторов для широкой номенклатуры заготовок, при этом не снижая эффективности закалки заготовок. Это существенно снижает затраты на термообработку заготовок и расширяет технические возможности устройства, что приводит к уменьшению стоимости закаленных заготовок и расширению их номенклатуры. Отсутствие зависимости высоты коллектора от высоты заготовки позволяет выбрать в диапазоне высот от 10 мм до 3000 мм такую высоту коллектора, при которой обеспечивается закалка множества заготовок различной высоты. Это снижает затраты на термообработку заготовок и расширяет технические возможности устройства, что приводит к уменьшению стоимости закаленных заготовок и расширению их номенклатуры. Диаметр отверстий менее 3 мм повышает технические трудности в изготовлении коллектора и значительно увеличивает гидравлическое сопротивление системы охлаждения заготовки. При диаметре отверстий более 40 мм существенно уменьшается напорное давление охладителя в коллекторе, что снижает эффективность охлаждающего действия затопленных струй. При выполнении отверстий с шагом по высоте и периметру менее 1,5 диаметров отверстия уменьшается давление охладителя в коллекторе, что приводит к снижению эффективности охлаждающей способности устройства. Если отверстия в кол 2 57972009.12.30 лекторе расположены по высоте и образующей с шагом более 4-х диаметров отверстия и на расстоянии менее 6 мм от охлаждаемой поверхности заготовки, то на ней появляются зоны вне струйного действия охладителя, что снижает эффективность процесса закалки. Если отверстия удалены от поверхности охлаждения заготовки на расстояние более 280 мм,то существенно уменьшается средняя скорость затопленных струй, что также снижает эффективность процесса закалки заготовки. Создание коллекторов высотой более 3000 мм и менее 10 мм технически очень сложно, кроме того, подавляющая масса закаливаемых деталей имеет высоту менее 3000 мм. На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого устройства для закалки заготовок. Оно состоит из бака 1 с отводящим 2 и сливным 3 патрубками. Этих патрубков может быть несколько, в зависимости от габаритов бака, давления и расхода охлаждающей жидкости. Внутри бака расположен опорный стол 4, к которому крепится кольцевой коллектор 5 с подводящим патрубком 6 при помощи нижнего фланца 7. Этих патрубков может быть несколько, в зависимости от высоты коллектора, давления и расхода охлаждающей жидкости. По всей внутренней поверхности коллектора равномерно расположены отверстия 8. Погружение заготовки 9 в устройство для закалки осуществляется с помощью захватного приспособления 10, на котором крепится защитная крышка 11. Устройство работает следующим образом. Охладитель из подводящего патрубка 6 тангенциально поступает в кольцевой коллектор 5 и с одинаковой скоростью продавливается в виде затопленных струй через отверстия 8. Струи охладителя равномерно с одинаковой средней скоростью ударяют в наружную поверхность заготовки, уменьшая толщину теплового пограничного слоя вблизи поверхности заготовки. Это приводит к равномерному и интенсивному ее охлаждению. Пример. Был изготовлен бак и кольцевой коллектор с внутренним диаметром 150 мм и высотой 300 мм. По всей внутренней поверхности коллектора были выполнены отверстия диаметром 6 мм с шагом по высоте и периметру 18 мм. Расстояния от отверстий до поверхности охлаждения заготовок составляли от 6 до 42 мм. Такой коллектор позволил производить с высокой эффективностью закалку стальных заготовок высотой до 300 мм и размерами в поперечном сечении от 66 мм до 138 мм. Это снизило стоимость закаленных стальных заготовок и расширило их номенклатуру. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3