Устранение короблений при упрочняющей термической обработке мелких стержневых изделий

Введение. Стержневые изделия, например всевозможные иглы, оси, штифты, валы, шпильки, плунжеры и др., широко востребованы в современной промышленности. В технологическом процессе производства мелких длинномерных изделий существует проблема искажения их форм вследствие действия внутренних напряжений, вызванных неравномерным нагревом, охлаждением, деформацией или фазовыми превращениями металла. Известные способы устранения коробления предполагают дополнительную механическую правку (зачастую ручным способом), что увеличивает трудоёмкость производства и себестоимость продукции, при этом снижаются эксплуатационные характеристики изделий. Чтобы избежать этого явления, предлагается использовать особенности технологии термической обработки в магнитном поле (ТОМП), которые обуславливают возможность зарождения мартенсита напряжения в температурном интервале сверхпластичности аустенита и одновременного заневоливания стержневого изделия вдоль магнитного потока. Таким образом, целью настоящей работы является исследование возможности уменьшения коробления продукции стержневой формы с помощью воздействия магнитным полем при термической обработке. Возможности технологии ТОМП предлагается апробировать на машинных иглах, в качестве критерия коробления которых выступает величина остаточной деформации, а основными показателями свойств являются твёрдость и предел выносливости. Исследование игл проведено в процессе серийной и экспериментальной технологии обработки, в том числе между различными операциями технологического процесса. Материалы и методы. Изучались машинные иглы из стали У10А диаметром 0,65, 0,75, 1,10 и 1,20 мм. Применялись стандартные режимы обработки и обработка ТОМП на специальной установке. Измерялась величина радиального биения. Исследовалась тонкая структура с помощью ПЭМ и рентгеновской дифрактометрии. Эксплуатационные характеристики оценивались усталостными испытаниями с определением предела выносливости. Результаты исследования. Получены данные о распределении радиальных биений и углов отклонения острия игл после обычной закалки и низкого отпуска, а также после ТОМП и низкого отпуска. Дана оценка эксплуатационным характеристикам (пределу выносливости) игл с различным короблением после стандартной обработки и после ТОМП. Представлены изменения параметров тонкой структуры мартенсита после закалки в магнитном поле, анализ дисперсности структуры мартенсита (пакетной и двойниковой морфологии) после обычной закалки и ТОМП. Показаны изменения твердости по длине иглы после различных режимов обработки. Обсуждение. Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о возможности устранения коробления мелких стержневых деталей при использовании упрочняющей технологии ТОМП. Закалка в магнитном поле сопровождается своеобразной внутренней правкой и заневоливанием длинной оси изделия в вертикальном положении вдоль линий магнитного потока. Заключение. Опытным путем получены свидетельства того, что упрочняющая технология ТОМП, основанная на закалке стали в магнитном поле, позволяет дополнительно устранять радиальные биения изделий стержневой формы. В процессе внутренней рихтовки, которая реализуется особой схемой обработки ТОМП, исключается необходимость обычной мехобработки, снижающей эксплуатационные характеристики изделия.