大截面比形狀複雜零件防止淬裂的包覆材料的製作方法

2023-08-10 00:06:51

專利名稱：大截面比形狀複雜零件防止淬裂的包覆材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱處理中防止金屬零件淬火開裂的包覆材料，特別是在淬火中防止大截面比值和形狀複雜零件淬裂所用的臨時包覆材料。
通常，在熱處理淬火中由碳鋼、合金鋼製成形狀不大複雜、帶有較小尺寸，孔的機器零件、工夾具、模具等淬火前都採用石棉繩或者純耐火泥嵌塞、包覆。這些嵌塞或包覆材料對防止零件淬火開裂起到一定作用，但是對形狀較為複雜、截面比值較大和孔也較大的零件就顯得無能為力。因為，這些大截面比值和形狀複雜零件用石棉繩已無法嵌塞或綁紮，而用純耐火泥雖可以塗覆或包覆，可是零件在加熱而未淬入水或油中時純耐火泥就自行暴裂脫落，工件就等於未嵌塞和包覆過純耐火泥淬火一樣。這時，淬火的零件不同截面上冷卻速率相差懸殊，產生不等的淬火應力以及厚薄截面交界處的局部應力集中，往往使零件在這種強大的內應力作用下開裂，例如出現裂紋，裂縫或斷裂造成工件報廢。工件淬火開裂，也帶來人力、物力的巨大損失，所以對大截面比值和形狀複雜的零件淬火開裂一直是廣大科技大員和熱處理工作者所關心和重視的亟待解決問題。
本發明的目的在於提供一種改進的淬火零件的包覆材料，特別是適用於大截面比值和形狀複雜，而用一般石棉繩或純耐火泥不能解決的金屬零件的嵌塞或包覆材料，其特點是除了含有耐火泥(耐火粘土)外，還含有顆粒砂和水玻璃，使工件在淬火時不易暴脫，既能達到較高的淬火硬度又可完全避免開裂。
本發明另一目的是提供一種對大截面比值和形狀複雜金屬零件在空氣爐或真空爐以及諸如此類爐中改進的淬火零件用嵌塞和包覆材料，其特點是除了耐火泥外，還含有石英砂和水，它同樣可達到以上所述效果。
在第一種情況下，淬火工件的包覆材料含有或混合有重量比1∶0.9～1.1的耐火粘土和顆粒砂，加重量比0.9～1的水玻璃。耐火粘土中加入顆粒砂以提高耐火粘土的結合力，水玻璃的加入可增強耐火粘土對工件的粘附力使工件在淬入水或油中不易暴脫。一般顆粒砂可用合缽砂、鎂砂、和鋯砂等酸性砂。砂的粒度可根據工件上嵌塞部位大小決定，對嵌塞大的部位，砂的粒度用2＃為8～12目/平方英寸，3＃，即12-20目/平方英寸，小的部位用4＃，即20-30目/平方英寸。而所用的水玻璃模數在2.2-2.5。
以上這些淬火零件的包覆材料用水玻璃混合後調成麵團狀，然後，自然乾燥或者在200℃以下烘乾後即可使用。經混合和乾燥形成包覆材料具有對零件粘附力強，在淬火加熱和淬入水或油中時不易脫落，同時可排除大截面比值和形狀複雜零件在淬火時各截面上冷卻速度的巨大差別，減少淬火應力和局部應力集中，不僅可使零件淬硬，而且可保證99～100%不開裂。
對於非液態加熱介質爐中，例如採用空氣爐，真空爐或氣氛爐淬火加熱的零件，其包覆材料則可應用耐火粘土、石英砂和水，它們的重量比為4∶6∶1～1.1，石英砂可選用3＃，為12～20目/平方英寸混合後使用。綜上所述，淬火工件的包覆材料都是廉價的組成分，所以成本低而效果好，以及又能為熱處理複雜零件的淬火提供可靠保證，節省人量人力和物力。
為了便於對本發明的了解，現結合附圖加以說明

圖1是煤礦用水泵密封環的剖面圖，表示原淬火會開裂部位;
圖2是煤礦用水泵密封套的剖面圖，表示原淬火會開裂部位;
圖3是圖1的密封環用本發明的包覆材料包覆後的示意圖;
圖4是圖2的密封套用本發明的包覆材料包覆後的示意圖。
在圖1和圖2中分別是用含0.55%C的炭鋼製成最大外徑324mm的密封環和最大外徑205mm薄壁密封套，這兩個零件平面部分較大，截面比值較大約1∶3～4，所以原應用石棉繩或耐火泥嵌塞孔的部位1，淬火時通常引起部位2處，即截面大和小的交換處和截面急驟變化的位置淬火開裂。這種開裂在常規的生產中達到90～100%，其它許多類似的零件也同樣產生淬火的大量開裂，這是過去的生產中一直無法解決的。
在採用本發明的淬火工件包覆材料以後，例如用耐火粘土、合缽砂和水玻璃的混合包覆材料包覆，淬火零件完全可避免開裂。圖3和圖4是本發明包覆材料3包裹或嵌塞以後零件狀況。已使用上述材料填充在圖示部件，烘開或自然乾燥之後隨之把它放入淬火加熱爐中加熱。在加熱中，包覆材料經加熱而固化，隨後與工件一同進入冷卻介質中冷卻淬火，淬火後工件經硬度測試各使用部分整體淬火硬度在HRC50～55，在孔等完全嵌塞部分硬度要比不嵌塞的使用部分低，這些部分正適合於緊固件連接。
從圖中可明顯地看出，這種淬火工作的包覆材料特點是;包覆材料嵌塞在工件的薄壁或凹陷處，並且達到一定的厚度。一般採用可相當於或大於材料被切削掉的部分，以便把形狀複雜，而壁厚不均勻工件填塞成形狀簡單的工件。淬火冷卻時由於嵌塞的粘土含有相當的熱量，故整個工件達到接近同步冷卻，從而大大減小了淬火應力和變形，也就避免了工件淬裂。
以上零件也可用耐火粘土、石英砂和水的混合包覆材料，使用的工件在非液態加質爐中加熱淬火。該包覆材料用水調成硬麵團狀後，稍幹即可進爐加熱，然後淬火。使用這種加熱淬火最好加熱保溫時間大於1～1.5小時，以便使包覆材料很好粘附在工件上。
對於零件的截面比較大，需要嵌塞的部位較寬大，為使嵌塞的這些包覆材料不易脫落，在嵌塞或包覆中可輔之以用16-18＃鐵絲作筋，也就是在包覆材料嵌塞之前或局部嵌塞以後纏繞幾圈鐵絲。然後，再用包覆材料填滿使鐵絲包埋在包覆材料中，以便在加熱和淬火中讓包覆材料牢固地保持在需包覆的部位上，效果更佳。
權利要求
1.一種大截面比形狀複雜金屬零件防止淬裂的包覆材料包括耐火粘土，其特徵在於還混合有顆粒砂和水玻璃，所說的耐火粘土、顆粒砂和水玻璃的重量比為1∶09～1.1∶0.9～1，所說的顆粒砂的粒度為12～20目/平方英寸，水玻璃的模數為2.2～2.5。
2.根據權利要求1所述的色覆材料，其特徵在於顆粒砂的粒度是20～30目/平方英寸。
3.根據權利要求1或2所述的色覆材料，其特徵在於所說的顆粒砂為合缽砂、鎂砂、鋯砂。
4.一種大截面比形狀複雜金屬零件防止淬裂的包覆材料包括耐火粘土，其特徵在於還混有石英砂和水，所說的耐火粘土、石英砂和水的重量比為4∶6∶1～1.1，石英砂粒度為12～20目/平方英寸。
全文摘要
一種大截面比形狀複雜金屬零件防止淬火開裂的包覆材料，其由一定重量比例耐火粘土、顆粒砂和水玻璃混合組成，對非液態加質加熱淬火的零件還可採用耐火粘土、石英砂和水混合材料。這些包覆材料嵌塞或塗覆到炭鋼或合金鋼製機器零件、工夾模具等截面比值大、形狀複雜的過渡部分等，加熱和淬火時不易脫落，從而大大減少零件淬火應力和局部應力集中，既使零件淬硬，又能達到99～100％不開裂，為淬火提供可靠保證，上述材料成本低，效益高。
文檔編號C21D1/70GK1034760SQ87101239
公開日1989年8月16日 申請日期1987年12月19日 優先權日1987年12月19日
發明者陳榮寶 申請人:上海水泵廠