способ упрочнения поверхности стальных изделий

Классы МПК:C21D1/09 непосредственным действием электрической или волновой энергии; облучением частицами
C23C8/52 с введением более чем одного элемента в одну стадию
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Сибирский государственный аэрокосмический университет им. акад. М.Ф. Решетнева (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2002-12-30
публикация патента:

Изобретение относится к химико-термической поверхностной обработке стали, в частности к методам упрочнения стали с помощью электрической дуги обратной полярности, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости деталей машин и различного режущего инструмента. Задача, решаемая изобретением, - повышение твердости обработанной поверхности. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем нагрев электрической дугой обратной полярности, зажигаемой между графитовым электродом и поверхностью изделия, при относительном перемещении дуги и изделия электрическую дугу сжимают струей инертного газа до значения плотности мощности 103 Вт/см2. Электрическая дуга обратной полярности, зажигаемая между графитовым электродом и поверхностью изделия, горящая в среде инертного газа, расплавляет поверхностный слой детали, тем самым происходит науглераживание поверхностного слоя, а также сверхскоростная закалка за счет больших значений плотности мощности дуги и быстрого охлаждения поверхностного слоя теплоотводом в глубь детали. Это приводит к повышению микротвердости поверхностного слоя глубиной до 1,2 мм, что в свою очередь приводит к повышению износостойкости детали. 1 ил.

способ упрочнения поверхности стальных изделий, патент № 2252266

способ упрочнения поверхности стальных изделий, патент № 2252266

Формула изобретения

Способ упрочнения поверхности стальных изделий, включающий нагрев электрической дугой обратной полярности, зажигаемой между графитовым электродом и поверхностью изделия, при относительном перемещении дуги и изделия, отличающийся тем, что электрическую дугу сжимают струей инертного газа до значения плотности мощности 103 Вт/см2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химико-термической поверхностной обработке стали, в частности к методам упрочнения стали с помощью электрической дуги обратной полярности, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости деталей машин и различного режущего инструмента.

Известен способ упрочнения поверхности изделий из сталей электрической дугой [1], однако при этом требуются большие энергетические затраты и не достигается локальность нагрева.

В качестве прототипа принят способ упрочнения стальных изделий, включающий нагрев поверхности до температуры плавления электрической дугой обратной полярности дисковым угольным электродом при относительном перемещении дуги и изделия [2]. К недостаткам способа можно отнести следующее: необходимость дополнительного охлаждения изделия; не обеспечивает достаточной локальности нагрева, вследствие чего поверхность имеет невысокую твердость.

Задача, решаемая изобретением, - повышение твердости обработанной поверхности. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем нагрев электрической дугой обратной полярности, зажигаемой между графитовым электродом и поверхностью изделия, при относительном перемещении дуги и изделия, электрическую дугу сжимают струей инертного газа до значения плотности мощности 103 Вт/см2.

Электрическая дуга обратной полярности, зажигаемая между графитовым электродом и поверхностью изделия, горящая в среде инертного газа, расплавляет поверхностный слой детали, тем самым происходит науглероживание поверхностного слоя, а также сверхскоростная закалка за счет больших значений плотности мощности дуги и быстрого охлаждения поверхностного слоя теплоотводом в глубь детали. Пятно нагрева свободной горящей дуги составляет 8 мм, а при сжатии ее инертным газом - 4 мм, что увеличивает плотность мощности до значения 103 Вт/см2. Это приводит к повышению микротвердости поверхностного слоя глубиной до 1,2 мм, что в свою очередь приводит к повышению износостойкости детали.

Величина твердости и прочности зоны воздействия электрической дуги определяется полученной микроструктурой. Структура и твердость поверхности обработанной стали зависит от степени науглероживания поверхностного слоя. При обработке происходит насыщение металла углеродом до 0,6%, вследствие чего структура состоит из мартенсита, который имеет повышенную твердость.

На чертеже представлена схема упрочнения стальных изделий.

Между деталью 1 и угольным электродом 2 горит электрическая дуга 3 в среде инертного газа. Газ подается в сопло 4. Электрод перемещается относительно детали со скоростью V. Электрод 2 охлаждается водой.

Пример: Обработку электрической дугой, горящей между графитовым электродом и поверхностью детали из малоуглеродистой стали 20, осуществляют на следующих режимах: ток дуги 130 А, напряжение 40 В, расстоянием между электродом и образцом 8 мм, относительное перемещение детали и электрода 0,03 м/с, расход газа 0,2 м3/ч. Пятно нагрева при сжатии дуги газом аргоном составляет 4 мм, величина плотности мощности составляет 103 Вт/см2. Полученный при обработке поверхностный слой имеет глубину 1,2 мм и твердость до 60 HRc.

1. Авторское свидетельство SU №1289078, кл. С 21 D 1/06, 1/09, опубл. 1984.

2. Авторское свидетельство СССР №1804149, кл. С 23 С 8/52, опубл. 1990.

Класс C21D1/09 непосредственным действием электрической или волновой энергии; облучением частицами

стенд лазерной закалки опорной поверхности игл вращения высокоскоростных центрифуг -  патент 2527979 (10.09.2014)
способ упрочнения металлических изделий с получением наноструктурированных поверхностных слоев -  патент 2527511 (10.09.2014)
способ повышения физико-механических свойств инструментальных и конструкционных материалов методом объемного импульсного лазерного упрочнения (оилу) -  патент 2517632 (27.05.2014)
способ производства листовой электротехнической анизотропной стали и листовая электротехническая анизотропная сталь -  патент 2514559 (27.04.2014)
способ формирования износостойкого покрытия деталей -  патент 2510319 (27.03.2014)
лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой -  патент 2509813 (20.03.2014)
текстурованный лист электротехнической стали и способ его получения -  патент 2509163 (10.03.2014)
способ улучшения магнитных свойств анизотропной электротехнической стали лазерной обработкой -  патент 2501866 (20.12.2013)
способ упрочнения изделий из твердых сплавов -  патент 2501865 (20.12.2013)
способ обработки изделий из высокоуглеродистых легированных сплавов -  патент 2494154 (27.09.2013)

Класс C23C8/52 с введением более чем одного элемента в одну стадию

Наверх