Способ упрочнения поверхности металлических изделий

 

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и может быть использовано для придания специальных свойств поверхности изделий. Способ заключается в том, что поверхность изделия из любого металла нагревают до температуры плавления электрической короткой дугой обратной полярности неплавящимся дисковым электродом из избранного насыщающего металла. При этом расплавленная поверхность изделия насыщается ионами плазмы металла электрода, чем обеспечивается получение необходимых свойств таких как износостойкость, прочность, коррозионная стойкость и т.д. Способ ведут дугой не более 1 мм с принудительным охлаждением электрода не выше 200°С и вылетом не более 15 мм, что обеспечивает его эффективность. 1 ил.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и может быть использовано для придания любых специальных свойств таких, например, как износостойкость, циклическая прочность, коррозионная стойкость и др. поверхности деталей, изготавливаемых из различных конструкционных материалов. Цель изобретения повышение степени упрочнения поверхности и реализация возможности насыщения изделий ионами плазмы любых насыщенных материалов. Цель достигается тем, что поверхность изделия нагревают дугой длиной до 1 мм, а принудительное охлаждение электрода проводят до температуры, не превышающей 200^оС. Сущность способа заключается в том, что поверхность изделия из любого токопроводящего материала нагревают до температуры плавления электрической дугой длиной до мм обратной полярности неплавящимся дисковым электродом, который принудительно охлаждают жидким теплоносителем до температуры не более 200^оС, при этом электрод изготавливают из любого насыщающего материала, например, титана, алюминия, кобальта, ванадия и др. Возможны сочетания, например: электрод титан деталь сталь, соответственно: алюминий сталь, кобальт сталь, ванадий сталь. Таким образом, избирательно насыщают изделия ионами любого металла в зависимости от поставленных требований к поверхности изделия. Снижение температуры дисковых электродов менее 100-200^оС за счет принудительного охлаждения жидким теплоносителем позволило использовать в качестве материалов неплавящихся дисковых электродов практически любой материал даже c низкой температурой плавления и предохранить его от окисления кислородом атмосферы. Кроме того, это способствует снижению температуры плазмы дуги, состоящей из ионизированных паров материала электрода, что привело к замедлению скоростей химических реакций с атмосферой, идущих с образованием вредных примесей оксидов, гидридов, нитридов окислов и т.д. В результате повышается качество обрабатываемой поверхности и степень упрочнения. Снижение температуры анода и, как следствие, катода изменяет качественный и количественный состав плазмы, повышая ее реакционную способность с металлом. Затормаживаются процессы деионизации в связи с увеличением длины свободного пробега электронов, уменьшается термоэмиссионный ток вплоть до полного его устранения. Достигается высокая степень ионизации вплоть до полной, повышается плотность столба дуги. Использование дуги длиной до 1 мм позволяет уменьшить время взаимодействия паров материала электрода с атмосферой. Длина дуги при температуре катодного пятна 1600-1700оС, находящегося на детали, соизмерима с длиной свободного пробега электронов. Это исключает возможность образования нейтральных атомов, позволяя сохранить высокую реакционную способность плазмы по отношению к расплавленному металлу. На чертеже приведен график результатов экспериментов по упрочнению поверхности охлаждаемыми электродами. Обработка стальной детали ⊘ 100 мм велась угольным электродом, охлаждаемым жидким теплоносителем. Как видно из графика, с уменьшением температуры электрода твердость поверхности растет. Это связано с увеличением реакционной способности плазмы, уменьшением перегрева жидкого металла, увеличением плотности дуги, скорости охлаждения и т.д. Использование предлагаемого изобретения позволяет существенно расширить возможности поверхностной химико-термической обработки с целью придания специальных свойств. При этом сохраняются большие энергоресурсы, улучшается экология, повышается производительность без применения специального дорогостоящего оборудования.

Формула изобретения

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев изделия до температуры плавления электрической дугой обратной полярности неплавящимся дисковым электродом с принудительным охлаждением жидким теплоносителем и насыщение обрабатываемой поверхности ионизированной плазмой электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения степени упрочнения поверхности и реализации возможности насыщения изделий ионами, плазмы любых насыщающих материалов, поверхность изделия нагревают дугой длиной до 1 мм, а принудительное охлаждение электрода проводят до температуры, не превышающей 200^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Другие изменения, связанные с зарегистрированными изобретениями

Изменения:Решение Палаты по патентным спорам от 18.05.2006 г., которым патент СССР № 1835127 на изобретение «СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ» был признан недействительным полностью, отменено. Патент СССР № 1835127 является действующим. Основание: Решение Ленинского районного суда г. Уфы от 26.02.2008 г., которым отменено решение Палаты по патентным спорам от 18.05.2006 г. о признании недействительным полностью патента № 1835127, выданного Загорскому В.К. Действие патента СССР № 1835127 на изобретение «СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ» восстановлено.

Номер и год публикации бюллетеня: 18-2006

Извещение опубликовано: 27.01.2009        БИ: 03/2009

---