способ упрочнения поверхности деталей из закаливаемых материалов

Формула изобретения

Способ упрочнения поверхности деталей из закаливаемых материалов, включающий локальный нагрев закаливаемой поверхности путем подачи электрического тока на вращающийся электрод при относительном перемещении электрода и детали, отличающийся тем, что ось вращения электрода располагают под углом к закаливаемой поверхности детали таким образом, что плоскость, проходящая через нее и ее проекцию на обрабатываемую поверхность, составляет угол с направлением движения закаливаемой детали, определяющий ширину полосы обрабатываемой поверхности, одновременно включая переменный или постоянный ток, при этом электроду сообщают возвратно-поступательное движение в направлении оси его вращения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области термической обработки закаливающихся сплавов и может быть использовано в машиностроении.

Известен также способ упрочнения стальных деталей, включающий нагрев под закалку поверхности электрической дугой, возбуждаемый между неподвижным или вращающимся графитовым электродом и поверхностью детали, расположенной на заданном расстоянии от электрода, с подачей на деталь и электрод заданной полярности электрического тока, при этом между поверхностью детали и электродом подают раствор солей жирных кислот, нагрев осуществляют при токе дуги 20 - 50 А, и расстояние между деталью и электродом задают 0,08 - 0,2 мм, а минус электрического тока подают на деталь /1/.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу является электроконтактный способ упрочнения, при котором обработку осуществляют вращающимся электродом, выполненным в виде катящегося диска /2/.

Недостатком известного способа является сложность процесса термообработки и нестабильность по глубине и ширине упрочняющего слоя, обусловленная изменением плотности тока вдоль линии контакта.

Изобретение направлено на упрощение термообработки и повышение ее стабильности по глубине и ширине упрочняющего слоя.

Для этого в известном способе упрочнения поверхности деталей из закаливаемых материалов, включающем локальный нагрев закаливаемой поверхности, путем подачи электрического тока на вращающийся электрод, при относительном перемещении электрода и изделия, ось электрода располагают под острым углом к поверхности детали, а плоскость, проходящая через нее и ее проекцию на обрабатываемую поверхность, составляет угол с направлением движения закаливаемой детали, задавая ширину полосы обрабатываемой поверхности и одновременно включают переменный или постоянный ток, при этом электроду сообщают возвратно-поступательное движение в направлении оси его вращения.

На фиг. 1 показана схема реализации способа.

На фиг. 2 - угол наклона оси вращения электрода к направлению движения детали.

На схеме приняты следующие обозначения: электрод 1 с осью вращения 2, обрабатываемая деталь 3, направление движения детали 4, обрабатываемая поверхность 5, коническая поверхность 6, образующая 7 конической поверхности 6 торца электрода 1, закаленный слой 8.

- угол наклона оси вращения 2 электрода 1 относительно обрабатываемой поверхности 5 детали 3.

- угол, образованный плоскостью, проходящей через ось вращения 2 и ее проекцию на обрабатываемую поверхность 5 и направлением движения обрабатываемой детали 3.

l - длина образующей 7 конической поверхности 6 определяется по формуле



где r - радиус электрода 1,

- ширина обработанной полосы 8 определяется по формуле



Для осуществления способа упрочнения детали из закаливаемых материалов электрод 1 располагают под углами и к обрабатываемой поверхности и направлению движения детали, сообщают вращательное движение относительно оси 2, придают заданную скорость движения детали 3 в направлении 4 и одновременно подают напряжение на электрод 1 и деталь 3. При этом, в результате электронагрева поверхности 5 детали 3 в зоне контакта электрода 1 по образующей 7 конической поверхности 6 торца электрода 1 после самопроизвольного скоростного охлаждения образуется термообработанный слой 8 с измененной структурой, в частности мартенситной при обработке сталей и чугунов, содержащих перлит. Глубина термообработанного слоя 8 определяется мощностью тока и углами наклона и оси 2 электрода 1, в соответствии с зависимостью плотности тока от длины образующей 7. Углы наклона и оси 2 электрода 1 определяет ширину однократно пройденной обработанной полосы. Для обработки деталей сложного профиля электрод 1 выполнен подвижным, с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси 2. Возможность вращения электрода 1 вокруг своей оси 2 обеспечивает равномерность термообработки детали, при использовании как постоянного, так и переменного токов. При этом достигается равномерность снижения твердости от центральной зоны обработанной полосы к ее периферийным зонам, характеризующаяся осевой симметрией, а шероховатость полосы определяется соотношением скоростей вращения электрода и перемещения обрабатываемой поверхности.

Способ реализован при поверхностном упрочнении компрессионных колец двигателя КамАЗ, изготавливаемых из серого чугуна. При величине электротока 120 А при мощности 2 кВт время обработки одного кольца составляет 20 с. Диаметр электрода - 6 мм. В термообработанном слое шириной 2 мм при глубине 0,2 - 0,3 мм реализуется твердость 950 - 1050 ед. по Виккерсу.

Источники информации:

1. Авт.св. СССР 15402786, кл. C 21 D 1/09.

2. Технология конструктивных материалов "Учебник для ВУЗов под ред. А.М. Дальского, М.: Машиностроение, 1985, с. 403 - 405.