RU2591907C2 - Способ изготовления стального компонента стыковой сваркой оплавлением и компонент, изготовленный с использованием этого способа - Google Patents

Способ изготовления стального компонента стыковой сваркой оплавлением и компонент, изготовленный с использованием этого способа Download PDF

Info

Publication number
RU2591907C2
RU2591907C2 RU2014129576/02A RU2014129576A RU2591907C2 RU 2591907 C2 RU2591907 C2 RU 2591907C2 RU 2014129576/02 A RU2014129576/02 A RU 2014129576/02A RU 2014129576 A RU2014129576 A RU 2014129576A RU 2591907 C2 RU2591907 C2 RU 2591907C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
weld
welding
heat
steel
temperature
Prior art date
Application number
RU2014129576/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014129576A (ru
Inventor
Патрик ДАЛЬМАН
Виктор РЕСИНА
Стаффан ЛАРССОН
Original Assignee
Актиеболагет Скф
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Актиеболагет Скф filed Critical Актиеболагет Скф
Publication of RU2014129576A publication Critical patent/RU2014129576A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2591907C2 publication Critical patent/RU2591907C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/04—Flash butt welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/36—Auxiliary equipment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • C21D9/505—Cooling thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • F16C2204/66—High carbon steel, i.e. carbon content above 0.8 wt%, e.g. through-hardenable steel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00—Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/30—Material joints
    • F16C2226/36—Material joints by welding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/10—Application independent of particular apparatuses related to size
    • F16C2300/14—Large applications, e.g. bearings having an inner diameter exceeding 500 mm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/62—Selection of substances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/47—Molded joint
    • Y10T403/477—Fusion bond, e.g., weld, etc.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при изготовлении сваркой оплавлением стальной детали, в частности подшипникового кольца. При осуществлении стыковой сварки производят оплавление и осадку с получением сварного шва (24). Способ включает этап подведения тепла (22) к по меньшей мере сварному шву (24) детали (14, 30, 32) после этапа осадки при сварке для повышения температуры сварного шва (24) или для поддержания температуры сварного шва (24) на повышенном уровне. Способ включает также этап охлаждения указанной детали (14, 32, 32) до температуры, превышающей температуру начала образования мартенсита (Ms), перед указанным этапом приложения тепла (22) к детали (14, 30, 32) после этапа осадки при сварке. Способ позволяет избежать или уменьшить образование дефектов, в частности трещин, при сварке оплавлением за счет получения микроструктуры стали в зоне термического воздействия вблизи сварного шва, соответствующей микроструктуре основного металла. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу изготовления из стали детали, такой как подшипниковое кольцо. Настоящее изобретение относится также к детали, изготовленной с использованием этого способа.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Стыковая сварка оплавлением или «сварка оплавлением» является техникой сварки сопротивлением для соединения сегментов металлического рельса, стержня, цепи или трубы, при которой концы сегментов совмещаются и создают электрический заряд, формирующий электрическую дугу, которая плавит концы сегментов, позволяя получить исключительно прочное и гладкое соединение.
Схема для стыковой сварки оплавлением обычно состоит из низковольтного источника энергии с большой силой тока (обычно сварочного трансформатора) и двух зажимных электродов. Два сегмента, предназначенные для сварки, зажимаются в электродах и сводятся вместе до их встречи с легким соприкосновением. Включение трансформатора вызывает прохождение тока большой плотности через участки, находящиеся в контакте между собой. Начинается оплавление и сегменты связываются с достаточной силой и скоростью для того, чтобы поддержать действие оплавления. После установления теплового градиента на двух свариваемых поверхностях для завершения сварки прикладывается усилие осадки. Усилие осадки выдавливает шлак, оксиды и расплавленный металл из зоны сварки, оставляют сварочный грат в более холодной зоне нагретого металла. Затем шов охлаждают перед раскрыванием зажимов для освобождения сварного изделия. Сварочный грат может быть оставлен на месте или удален путем стачивания в то время, когда сварное изделие остается горячим, или путем шлифования, в зависимости от требований.
Хотя стыковая сварка оплавлением является простым и эффективным способом сварки, стыковая сварка оплавлением может отрицательно влиять на физические свойства вблизи сварного шва(швов) вследствие дефектов, таких как трещины, связанные со сваркой/охлаждением, которые возникают во время стыковой сварки оплавлением и после нее, и поскольку микроструктура стали в зоне термического воздействия (HAZ) вблизи сварного шва будет модифицирована посредством стыковой сварки оплавлением.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является предложение улучшенного способа изготовления стальной детали, имеющей соединение, полученное стыковой сваркой оплавлением.
Эту цель достигают посредством способа, содержащим этап стыковой сварки оплавлением шва путем оплавления и осадки при сварке и последующим подведением тепла к по меньшей мере сварному шву детали после этапа осадки при сварке для повышения температуры сварного шва или для поддержания температуры сварного шва на повышенном значении.
Путем подведения тепла к по меньшей мере сварному шву детали после этапа осадки при сварке можно избежать или уменьшить образование дефектов, таких как трещины, связанные со сваркой или охлаждением. Кроме того, микроструктура стали в зоне термического воздействия (HAZ) вблизи сварного шва может быть по меньшей мере частично восстановлена до микроструктуры, существовавшей до стыковой сварки оплавлением, так что вблизи сварного шва изготовленной детали отсутствует размягченная зона. То есть грубая бейнитная структура, которая обычно наблюдается в зоне термического воздействия (HAZ) после стыковой сварки оплавлением, может быть по меньшей мере частично преобразована путем подведения тепла к по меньшей мере сварному шву после стыковой сварки оплавлением, так что твердость или вязкость стали в HAZ будет по меньшей мере частично восстановлена или модифицирована до того, чтобы по существу соответствовать твердости или вязкости стали в остальной ее части, на которую не оказало отрицательного влияния тепло от процесса стыковой сварки оплавлением.
Тепло может подводиться только к окрестностям сварного шва или к одной, или больше частям детали, после чего тепло может передаваться к сварному шву за счет, например, проводимости самой детали. А именно, тепло подводится по меньшей мере к стали, на которую оказала отрицательное влияние стыковая сварка оплавлением, то есть к стали в зоне термического воздействия (HAZ) вблизи одного или каждого сварного шва детали.
Согласно варианту реализации изобретения способ содержит этап охлаждения детали до температуры, превышающей температуру начала формирования мартенсита (Ms) для того, чтобы сформировать перлит/бейнит до этапа подведения тепла к по меньшей мере одному сварному шву детали, и после этапа осадки сварного шва, для повышения температуры сварного шва указанной детали.
Согласно варианту реализации изобретения тепло подводится путем нагрева по меньшей мере сварного шва нагревательным средством, таким как средство индукционного нагрева.
Согласно другому варианту реализации изобретения тепло подводится путем нагрева по меньшей мере сварного шва прибором стыковой сварки оплавлением. Тепло предпочтительно подается путем нагрева по меньшей мере сварного шва прибором стыковой сварки оплавлением с использованием переменного тока так, что деталь может оставаться более холодной, чем при использовании постоянного тока.
Согласно варианту реализации изобретения тепло дополнительно или альтернативно подводят путем изоляции по меньшей мере сварного шва после этапа осадки при сварке. Теплоизолирующий материал может быть помещен по меньшей мере вокруг сварного шва для того, чтобы предотвратить или замедлить скорость охлаждения детали. Гильза из теплоизолирующего материала может быть, например, помещена вокруг сварного шва после этапа осадки при сварке.
Согласно другому варианту реализации способ содержит этап охлаждения детали, например до комнатной температуры, только после этапа подведения тепла к по меньшей мере одному сварному шву.
Согласно дальнейшему варианту реализации изобретения способ содержит один этап упрочнения по меньшей мере части детали после этапа подведения тепла. Деталь может быть охлаждена, например до комнатной температуры, между этапом подведения тепла и этапом упрочнения.
Согласно дальнейшему варианту реализации изобретения деталью является кольцо, такое как кольцо подшипника. Способ согласно настоящему изобретению особенно, но не исключительно, подходит для изготовления колец больших размеров (т.е. колец, имеющих наружный диаметр, равный или превышающий 0,5 м, превышающий 1 м, превышающий 2 м или превышающий 3 м).
Согласно другому варианту реализации изобретения сталь имеет содержание углерода 0,1-1,1 мас.%, предпочтительно 0,6-1,1 мас.% или наиболее предпочтительно 0,8-1,05 мас.%.
Согласно варианту реализации изобретения, сталь имеет следующий химический состав, мас.%:
С 0,5-1,1
Si 0-0,15
Mn 0-1,0
Cr 0,01-2,0
Мо 0,01-1,0
Ni 0,01-2,0
V и/или Nb 0,01-1,0
S 0-0,002
P 0-0,010
Cu 0-0,15
Al 0,010-1,0
остальное Fe и обычно встречающиеся примеси.
При сведении к минимуму содержания кремния и уменьшении содержания в стали марганца и хрома (которые являются легирующими элементами, которые легко окисляются) до уровня, указанного выше, сталь станет более стабильной и не будет столь легко окисляться при стыковой сварке оплавлением. Содержание серы в стали снижается до абсолютного минимума, так что содержание нежелательных неметаллических включений в стали, подвергнутой стыковой сварке оплавлением, будет сведено к минимуму. Высокий уровень пластичности по всей толщине может быть получен с помощью специальной обработки в ковше во время производства стали, что обеспечивает очень низкое содержание серы и контролируемую форму неметаллических включений.
Содержание фосфора в стали также снижается до абсолютного минимума для того, чтобы препятствовать миграции остаточных или захваченных элементов в стали к границам аустенитного зерна, когда сталь подвергается стыковой сварке оплавлением, что должно в противном случае значительно ослабить зону сварки. Добавление молибдена, никеля и, возможно, ванадия придает стали упрочняемость, достаточную для выполнения сквозной закалки крупных деталей (т.е. деталей, имеющих наружный диаметр 500 мм или больше).
Отрицательное влияние неудовлетворительного течения материала, создаваемого стыковой сваркой оплавлением, может таким образом быть ограничено использованием такой стали. Использование такой стали в действительности ведет к созданию соединенной/сваренной детали с улучшенным соединением/швом, поскольку соединенная/сваренная деталь не содержит участков с конструкционной слабостью, что может случиться в противном случае. Такая соединенная/сваренная деталь поэтому обладает высокой степенью структурной целостности по сравнению с соединенной/сваренной деталью, которая не содержит такой стали. Поэтому такая сталь подходит для стыковой сварки оплавлением и в особенности для изготовления деталей, предназначенных для применения с высокими требованиями к показателям усталостности и вязкости, такие детали должны подвергаться стыковой сварке оплавлением во время или после их изготовления.
Настоящее изобретение также относится к детали, которая изготавливается с использованием способа согласно любому из вариантов реализации изобретения. Деталь может быть кольцом, таким как кольцо подшипника, предназначенным для использования в подшипнике, таком как роликовый подшипник, игольчатый подшипник, конический роликовый подшипник, сферический роликовый подшипник, тороидальный роликовый подшипник, упорный подшипник или подшипник для любой сферы применения, в которой он подвергается чередующимся герцовым напряжениям, таким как контакт качения или комбинированное качение и скольжение. Подшипник может, например, использоваться в автомобильной, ветровой, морской сфере, производстве металлов или других областях применения механизмов, при которых требуются высокая износостойкость и/или высокая усталостная прочность и прочность на разрыв.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение будет далее дополнительно пояснено с помощью не ограничивающих рамки изобретения примеров со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, на которых:
на фиг. 1-4 показаны этапы способа согласно варианту-реализации изобретения;
на фиг. 5 показано кольцо подшипника после этапа стыковой сварки оплавлением согласно варианту реализации изобретения;
на фиг. 6 показаны этапы способа согласно варианту реализации изобретения; и
на фиг. 7 показан подшипник согласно варианту реализации изобретения.
Следует отметить, что чертежи не выполнены в масштабе и что размеры некоторых признаков увеличены для наглядности.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
На фиг. 1-4 схематически показаны различные этапы способа согласно варианту реализации изобретения. На фиг. 1 показана сталь 10, которую подвергают ковке для получения стального стержня 12, имеющего два противоположных конца 12a и 12b. Сляб, блюм или заготовка могут быть выкованы из слитка весом более 4 тонн, более 10 тонн, более 15 тонн, более 20 тонн или больше. По меньшей мере один стальной стержень может быть выкован или вырезан из сляба, блюма или заготовки. Заготовкой является отрезок металла, имеющего круглое или квадратное поперечное сечение площадью меньше 230 см2. Блюм подобен биллету, за исключением того, что площадь поперечного сечения превышает 230 см2. Сляб является отрезком металла с прямоугольным поперечным сечением. Сталь может иметь следующий химический состав, мас.%: С 0,5-1,1, Si 0-0,15, Mn 0-1,0, Cr 0,01-2,0, Мо 0,01-1,0, Ni 0,01-2,0, V и/или Nb 0,01-1,0, S 0-0,002, P 0-0,010, Cu 0-0,15, Al 0,010-1,0 и Fe - остальное и неизбежные примеси.
Следует отметить, что концы 12a, 12b стального стержня 12, показанные в проиллюстрированном варианте реализации, содержат концы, которые образуют угол в 90° с боковой поверхностью 12c, 12d стального стержня 12. Стальной стержень 12 может, однако, содержать конец 12a, 12b, который образует угол, который больше или меньше 90° к боковой поверхности 12c, 12d стального стержня, и стальной стержень 12 может содержать скошенные по диагонали концы. Кроме того, концы 12a и 12b стального стержня необязательно должны иметь плоскую поверхность.
По меньшей мере одна часть по меньшей мере одной поверхности 12a, 12b, 12c, 12d стального стержня может быть науглерожена перед стыковой сваркой оплавлением. Например, противоположные концы могут быть равномерно и неравномерно науглерожены для образования не являющегося сплошным науглероженного слоя с использованием любого подходящего способа, при котором стальной стержень нагревают в присутствии другого материала, который высвобождает углерод при разложении, а потом быстро охлаждают путем закалки.
На фиг. 2 показан отдельный стальной стержень 12, из которого образовано разомкнутое кольцо подшипника 14. Следует отметить, что каждый из множества стальных стержней 12 может быть преобразован в сегмент кольца, причем два или больше сегментов кольца могут затем быть сварены между собой стыковой сваркой оплавлением для образования кольца подшипника 14, содержащего два или больше сварных шва.
На фиг. 3 показаны концы 12a, 12b разомкнутого кольца подшипника 14, сваренные стыковой сваркой оплавлением. Концы 12a, 12b разомкнутого кольца подшипника 14 зажаты и сведены вместе с контролируемой скоростью, и на них подан ток с трансформатора 16. Между двумя концами 12a, 12b образуется дуга. В начале процесса стыковой сварки оплавлением дуговой зазор 18 достаточно велик для равномерного срезания и очистки двух поверхностей 12a, 12b. Уменьшение и последующее закрывание и замыкание зазора 18 создает тепло на двух поверхностях 12a, 12b. Когда температура двух поверхностей 12a, 12b достигает значения температуры ковки, давление прилагается в направлениях, указанных большими стрелками 20 на фиг. 3 (или же подвижный конец присоединяется ковкой к неподвижному концу). Оплавление возникает между двумя поверхностями 12a, 12b, что вызывает стекание углерода на участке сварки радиально наружу с поверхностей 12a, 12b по направлению к внутренней и наружной поверхностям 12c, 12d кольца подшипника, что дает чистый сварной шов. После оплавления для завершения сварки внезапно прилагается усилие осадки. Это усилие осадки выдавливает шлак, оксиды и расплавленный металл из зоны сварки, оставляя сварочный грат в более холодной зоне нагретого металла.
Согласно варианту реализации изобретения сварное кольцо подшипника охлаждают до температуры, превышающей температуру начала образования мартенсита (Ms) для того, чтобы образовать перлит/бейнит после этапа осадки при сварке для увеличения температуры сварного шва указанной детали.
На фиг. 4 показано, что после этапов оплавления, осадки и охлаждения тепло 22 подводят к сварному шву 24 детали для повышения температуры сварного шва 24 или для поддержания температуры сварного шва 24 на повышенном уровне. Тепло 22 может подводиться любым подходящим способом нагрева, таким как индукционный нагрев. Кроме того, или в качестве альтернативы, тепло 22 может подводиться с использованием самого устройства стыковой сварки оплавлением, с использованием, например, переменного тока. С другой стороны, или дополнительно сварное соединение 24 может быть изолировано путем размещения теплоизолирующего материала по меньшей мере вокруг сварного шва 24. Например, гильза из теплоизолирующего материала может быть помещена вокруг сварного шва 24. Тепло может подводиться к сварному шву 24 так, что температура сварного шва поддерживается на уровне около 900°C в течение по меньшей мере 5 минут.
По меньшей мере часть сварной детали может быть подвергнута после подведения тепла послесварочной термообработке, такой как науглероживание, чтобы повысить твердость ее поверхности, износостойкость и/или усталостную прочность и прочность на растяжение. Науглероживание является процессом термообработки, при котором железную или стальную деталь нагревают в присутствии другого материала, который высвобождает углерод при своем разложении. Наружная поверхность детали будет иметь более высокое содержание углерода, чем первоначальный материал. Когда железная или стальная деталь быстро охлаждается при закалке, более высокое содержание углерода в наружной поверхности делает ее твердой, в то время как сердечник остается мягким (т.е. пластичным) и вязким.
С другой стороны, сварная деталь может быть охлаждена после этапа подведения тепла, например в воде, масле или закалочной среде на полимерной основе.
Любой сварочной грат 26, содержащей, например, шлак, оксиды и/или расплавленный металл (как показано на фиг. 5), которые накапливаются на внутренней и наружной поверхностях 12d и 12c сварного кольца подшипника, может быть удален, например, путем обрезания или шлифования.
На фиг. 6 показаны этапы способа изготовления детали из стали согласно варианту реализации изобретения. Способ содержит этапы стыковой сварки оплавлением детали путем оплавления и осадки при сварке, охлаждения детали до температуры, превышающей температуру начала образования мартенсита (Ms) для того, чтобы образовать перлит/бейнит, и затем подведения тепла к по меньшей мере сварному шву детали для повышения температуры сварного шва, или для поддержания температуры сварного шва при повышенной температуре. Не допускается значительное охлаждение детали между этапами осадки сварного шва и подведения тепла к по меньшей мере сварному шву детали, то есть деталь не охлаждается, например, до комнатной температуры перед подведением тепла к по меньшей мере сварному шву. После подведения тепла к сварному шву в течение заданного времени по меньшей мере часть детали может быть подвергнута, например, упрочняющей термообработке.
На фиг. 7 показан пример подшипника 28, а именно подшипника с катящимися элементами, который может иметь размеры от 10 мм в диаметре до нескольких метров в диаметре, и может обладать несущей способностью от нескольких десятков грамм до многих тысяч тонн. Подшипник 28 согласно настоящему изобретению может иметь любые размеры и иметь любую нагрузочную способность. Подшипник 28 имеет внутреннее кольцо 30 и наружное кольцо 32, одно или оба из которых могут быть представлены кольцом согласно настоящему изобретению, и комплект катящихся элементов 34. Внутреннее кольцо 30, наружное кольцо 32 и/или катящиеся элементы 34 подшипника 28 с катящимися элементами, и предпочтительно все катящиеся контактные части подшипника 28 с катящимися элементами изготавливаются из стали, которая содержит от 0,20 до 0,40 мас.% углерода.
Деталь, изготовленная с использованием способа согласно варианту реализации изобретения, в котором тепло подводится к по меньшей мере сварному шву(швам) детали после стыковой сварки оплавления, будет иметь меньшую зону термического воздействия (HAZ), чем соответствующая деталь, изготовленная с использованием обычного способа, при котором тепло не подводится к детали после стыковой сварки оплавлением, но в котором деталь охлаждается без использования какой-либо теплоизоляции. Такая деталь будет поэтому иметь улучшенные и более однородные физические свойства по сравнению с деталью, изготовленной с использованием обычного способа.
Другие модификации изобретения в рамках формулы изобретения будут очевидны для специалиста в данной области техники.

Claims (16)

1. Способ изготовления стальной детали (14, 30, 32), имеющей сварной шов (24), полученный стыковой сваркой оплавлением, причем способ содержит этап стыковой сварки оплавлением шва (24) путем оплавления и осадки при сварке и этап подведения тепла (22) к по меньшей мере сварному шву (24) указанной детали (14, 30, 32) после этапа осадки при сварке для повышения температуры сварного шва (24) или для поддержания температуры сварного шва (24) на повышенном уровне, отличающийся тем, что он содержит этап охлаждения указанной детали (14, 30, 32) до температуры, превышающей температуру начала образования мартенсита (Ms), перед указанным этапом приложения тепла (22) к по меньшей мере сварному шву (24) указанной детали (14, 30, 32) и после этапа осадки при сварке для повышения температуры сварного шва (24) указанной детали (14, 30, 32).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное тепло (22) обеспечивают путем нагревания по меньшей мере указанного сварного шва (24) нагревательным средством.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что указанное нагревательное средство содержит индукционное нагревательное средство.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное тепло (22) обеспечивают путем нагревания по меньшей мере указанного сварного шва (24) устройством стыковой сварки оплавлением.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что указанное тепло (22) обеспечивают путем нагревания по меньшей мере указанного сварного шва (24) устройством стыковой сварки оплавлением с использованием переменного тока.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное тепло (22) обеспечивают путем изолирования по меньшей мере указанного сварного шва (24) после этапа осадки при сварке.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что он содержит этап охлаждения указанной детали (14, 30, 32) после указанного этапа подвода тепла (22) к по меньшей мере указанному сварному шву (24).
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что он содержит этап упрочнения по меньшей мере части указанной детали (14, 30, 32) после указанного этапа подвода тепла.
9. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что сталь (10) имеет содержание углерода 0,1-1,1 мас.%, предпочтительно 0,6-1,1 мас.% и наиболее предпочтительно 0,8-1,05 мас.%.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная деталь (14, 30, 32) является кольцом (14, 30, 32).
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что указанное кольцо (14, 30, 32) является кольцом подшипника (14, 30, 32).
12. Способ по п. 10 или 11, отличающийся тем, что указанное кольцо (14, 30, 32) имеет наружный диаметр, равный 0,5 м или больше.
13. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что указанная сталь (10) имеет следующий химический состав, мас.%:
С 0,5-1,1
Si 0-0,15
Mn 0-1,0
Cr 0,01-2,0
Mo 0,01-1,0
Ni 0,01-2,0
V и/или Nb 0,01-1,0
S 0-0,002
P 0-0,010
Cu 0-0,15
Al 0,010-1,0
остальное Fe и неизбежные примеси.
14. Деталь (14, 30, 32), отличающаяся тем, что она изготовлена способом по любому из пп. 1-13.
15. Деталь (14, 30, 32) по п. 14, отличающаяся тем, что она является кольцом (14, 30, 32).
16. Деталь (14, 30, 32) по п. 15, отличающаяся тем, что она является кольцом подшипника (14, 30, 32).
RU2014129576/02A 2011-12-20 2012-11-26 Способ изготовления стального компонента стыковой сваркой оплавлением и компонент, изготовленный с использованием этого способа RU2591907C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1100938 2011-12-20
SE1100938-8 2011-12-20
PCT/SE2012/000193 WO2013095244A1 (en) 2011-12-20 2012-11-26 Method for manufacturing a steel component by flash butt welding and a component made by using the method.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014129576A RU2014129576A (ru) 2016-02-10
RU2591907C2 true RU2591907C2 (ru) 2016-07-20

Family

ID=48668953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014129576/02A RU2591907C2 (ru) 2011-12-20 2012-11-26 Способ изготовления стального компонента стыковой сваркой оплавлением и компонент, изготовленный с использованием этого способа

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20150283643A1 (ru)
EP (1) EP2794174A4 (ru)
JP (1) JP2015510452A (ru)
KR (1) KR20140107291A (ru)
CN (1) CN104245213A (ru)
BR (1) BR112014014949A2 (ru)
RU (1) RU2591907C2 (ru)
WO (1) WO2013095244A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683668C1 (ru) * 2017-12-25 2019-04-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" ФГБОУ ВО "СибГИУ" Машина для контактной стыковой сварки
RU2771283C1 (ru) * 2018-11-19 2022-04-29 Арселормиттал Двухпроходной способ сварки с двойным отжигом для соединения высокопрочной стали
RU2801655C1 (ru) * 2020-02-28 2023-08-11 Баошань Айрон Энд Стил Ко., Лтд. Сталь для цепей горнодобывающего оборудования и способ её изготовления

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016208680A1 (de) * 2015-05-25 2016-12-01 Aktiebolaget Skf Verfahren zum Wiederherstellen der Struktur einer Stahlkomponente nach einem Erhitzen und durch das Verfahren erhaltene Stahlkomponente
DE102016208682A1 (de) * 2015-05-25 2016-12-15 Aktiebolaget Skf Methode zur Verbesserung der Struktur einer Stahlkomponente nach einem Erhitzen und Stahlkomponente, die durch die Methode erlangt wird
CN108141926A (zh) * 2015-09-25 2018-06-08 康讯公司 用于热加工工艺的大型坯料电感应预热
EP3766993A4 (en) * 2018-03-16 2021-12-08 Ihi Corporation OBJECT PROCESSING METHOD AND DEVICE
CN110125522B (zh) * 2019-04-25 2021-04-06 贵州大学 一种近α相钛合金固态焊接焊缝组织等轴化处理方法
CN109986189B (zh) * 2019-05-08 2020-08-21 西南交通大学 一种细化钢轨闪光焊焊缝晶粒的工艺
KR102178723B1 (ko) * 2019-09-06 2020-11-13 주식회사 포스코 휠림 용접부 성형성이 우수한 플래시벗 용접부재 및 플래시벗 용접방법
KR102218452B1 (ko) * 2019-10-22 2021-02-19 주식회사 포스코 접합부 가공성이 우수한 휠림 DC butt 접합부재 및 제조방법
KR102521687B1 (ko) * 2022-12-09 2023-04-12 이문찬 아웃트링 용접부 금속조직 모재동질화 처리방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3619547A (en) * 1969-12-18 1971-11-09 Torin Corp Preheating and welding method for bearing races and other articles
SU1134331A1 (ru) * 1983-09-28 1985-01-15 Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения Способ контактной стыковой сварки оплавлением полос
SU1146163A1 (ru) * 1984-02-06 1985-03-23 Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения Машина дл контактной стыковой сварки полос оплавлением
TW454042B (en) * 1998-11-10 2001-09-11 Kawasaki Steel Co Steel for bearing excellent in rolling fatigue life
WO2011131253A1 (fr) * 2010-04-23 2011-10-27 Siemens Vai Metals Technologies Sas Machine de raboutage de bandes d'acier adaptee au traitement thermique par induction de soudures de raboutage

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1208837B (de) * 1964-06-06 1966-01-13 Kocks Gmbh Friedrich Heizvorrichtung zum Erwaermen eines in seiner Laengsrichtung fortlaufend bewegten Walzgutes
GB1141901A (en) * 1965-07-22 1969-02-05 Torrington Mfg Co Method for making welded bearing races and other articles
US3619548A (en) * 1969-12-18 1971-11-09 Torin Corp Preheating and welding method
JPS5143985B2 (ru) * 1973-09-11 1976-11-25
JPS51112747A (en) * 1975-03-31 1976-10-05 Nippon Kinzoku Co Ltd Welder for flashhbutt welding of ring
JPS57145936A (en) * 1981-03-04 1982-09-09 Nisshin Steel Co Ltd In-line joining method for steel plate or steel strip of special steel
JPS58161217A (ja) * 1982-03-19 1983-09-24 株式会社東芝 しや断器用機構部品の製造方法
JPS62240718A (ja) * 1986-04-10 1987-10-21 Hitachi Ltd 大型圧力容器の局部焼鈍方法
US4895605A (en) * 1988-08-19 1990-01-23 Algoma Steel Corporation Method for the manufacture of hardened railroad rails
JPH04182075A (ja) * 1990-11-19 1992-06-29 Nkk Corp 溶接部の熱処理方法
JP2740074B2 (ja) * 1992-06-03 1998-04-15 株式会社クボタ 高抗張力柱材
JPH08215872A (ja) * 1995-02-15 1996-08-27 Kawasaki Steel Corp 高炭素鋼帯の溶接方法及びその装置
JPH09143567A (ja) * 1995-11-15 1997-06-03 Nittetsu Kokan Kk 高強度鋼管の製造方法
JPH105802A (ja) * 1996-06-28 1998-01-13 Nkk Corp 溶接式連続圧延法及びその装置
JPH11104844A (ja) * 1997-09-30 1999-04-20 Topy Ind Ltd フラッシュバット溶接機用溶接チャックおよびその組合せ構造
JP2001259882A (ja) * 2000-03-22 2001-09-25 Topy Ind Ltd 大・中型スチールホイールのリムの製造方法
JP2003147485A (ja) * 2001-11-14 2003-05-21 Nisshin Steel Co Ltd 加工性に優れた高靭性高炭素鋼板およびその製造方法
JP2004224292A (ja) * 2003-01-27 2004-08-12 Daido Kogyo Co Ltd 中空フランジ部を有すリムの製造方法
JP4397631B2 (ja) * 2003-06-27 2010-01-13 株式会社オーハシテクニカ 圧入接合構造及びその接合部品
JP2006265606A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Ntn Corp 高周波熱処理方法、高周波熱処理設備および高周波熱処理品
DE102005014967A1 (de) * 2005-04-01 2006-10-05 Schaeffler Kg Geschweißter Wälzlagerring aus Wälzlagerstahl
CN100595016C (zh) * 2008-04-03 2010-03-24 燕山大学 一种贝氏体钢辙叉与碳钢钢轨焊接方法
CN101609322B (zh) * 2009-07-21 2011-04-27 江苏金茂制链有限公司 一种大规格高强度矿用圆环链焊接控制的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3619547A (en) * 1969-12-18 1971-11-09 Torin Corp Preheating and welding method for bearing races and other articles
SU1134331A1 (ru) * 1983-09-28 1985-01-15 Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения Способ контактной стыковой сварки оплавлением полос
SU1146163A1 (ru) * 1984-02-06 1985-03-23 Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения Машина дл контактной стыковой сварки полос оплавлением
TW454042B (en) * 1998-11-10 2001-09-11 Kawasaki Steel Co Steel for bearing excellent in rolling fatigue life
WO2011131253A1 (fr) * 2010-04-23 2011-10-27 Siemens Vai Metals Technologies Sas Machine de raboutage de bandes d'acier adaptee au traitement thermique par induction de soudures de raboutage

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683668C1 (ru) * 2017-12-25 2019-04-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" ФГБОУ ВО "СибГИУ" Машина для контактной стыковой сварки
RU2771283C1 (ru) * 2018-11-19 2022-04-29 Арселормиттал Двухпроходной способ сварки с двойным отжигом для соединения высокопрочной стали
RU2801655C1 (ru) * 2020-02-28 2023-08-11 Баошань Айрон Энд Стил Ко., Лтд. Сталь для цепей горнодобывающего оборудования и способ её изготовления

Also Published As

Publication number Publication date
EP2794174A4 (en) 2016-01-20
BR112014014949A2 (pt) 2017-06-13
KR20140107291A (ko) 2014-09-04
JP2015510452A (ja) 2015-04-09
WO2013095244A1 (en) 2013-06-27
RU2014129576A (ru) 2016-02-10
EP2794174A1 (en) 2014-10-29
CN104245213A (zh) 2014-12-24
US20150283643A1 (en) 2015-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2591907C2 (ru) Способ изготовления стального компонента стыковой сваркой оплавлением и компонент, изготовленный с использованием этого способа
EP2310544B1 (en) A method for manufacturing a bearing component
US10851436B2 (en) Method for joining steel rails with controlled weld heat input
KR20090112705A (ko) 후 용접 열처리를 사용한 시임 용접 조인트의 성능 개선 방법
US20160348204A1 (en) Method for improving the structure of a steel component after heating and stell component obtained by the method
US20160348206A1 (en) Method for restoring the structure of a steel component after heating and steel component obtained by the method
US9080608B2 (en) Flash-butt welded bearing component
US20140003752A1 (en) Steel and component
US20150043854A1 (en) Method and Component
US20150016765A1 (en) Method, ring & bearing
WO2008086028A1 (en) Method for controlling weld metal microstructure using localized controlled cooling of seam-welded joints
US20160348205A1 (en) Method for restoring the structure of a steel component after heating and steel component obtained by the method
US9239076B2 (en) Method of making a bearing ring, a bearing ring and a bearing
US20160363167A1 (en) Steel composition for flash-butt welding

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171127