Способ магнитоэлектрического легирования металлических поверхностей

 

Использование: повышение износостойкости металлических изделий. Сущность изобретения: смесь ферропорошка с азотом подают в зону легирования. До зоны легирования смесь предварительно пропускают через область воздействия переменного магнитного поля и область воздействия электрических разрядов. Воздействие переменного магнитного поля обеспечивает активацию поверхности порошка и насыщение его азотом. В области воздействия электрических разрядов происходит разложение азота на атомарный. В результате в зону легирования поступает атомарный азот и насыщенный активированный порошок, происходит активация поверхности детали атомарным азотом. Процесс легирования происходит при воздействии на обрабатываемую поверхность электрическими разрядами и магнитным полем при активном протекании химических реакций за счет активации порошка и детали. 1 ил.

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и может быть использовано для повышения износостойкости металлических изделий.

Известен способ для электроэрозионного легирования [1], по которому обработку осуществляют в магнитном поле, создаваемом катушкой. Данное переменное магнитное поле взаимодействует с магнитом, закрепленным в электрододержателе. Обрабатываемую деталь нагревают электрическим разрядом, подводимым к деталям и электроду.

Известен способ электроэрозионного упрочнения поверхностей ферромагнитными порошками в магнитном поле, включающий подачу в зону обработки ферромагнитного порошка и воздействие на обрабатываемую поверхность магнитным полем и электрическим разрядом, при котором ферромагнитный порошок до зоны обработки пропускают через область воздействия переменного магнитного поля [2].

Указанный способ обладает недостатками, заключающимися в недостаточной производительности и качестве, так как ферромагнитный порошок при прохождении через втулки, которые являются магнитопроводом магнитной системы, сам намагничивается, что снижает скорость его подачи и ведет к снижению производительности и качества.

Цель изобретения - повышение производительности и качества обработки.

Это достигается тем, что в способе магнитоэлектрического легирования металлических поверхностей, включающем подачу в зону обработки ферромагнитного порошка и воздействие на обрабатываемую поверхность магнитным полем и электрическим зарядом, при котором ферромагнитный порошок до зоны обработки пропускают через область воздействия переменного магнитного поля, в зону обработки дополнительно подают азот, который совместно с ферромагнитным порошком пропускают через область воздействия переменного магнитного поля для осуществления активации поверхности порошка и насыщения его азотом, и область дополнительного воздействия на смесь электрических разрядов для разложения азота на атомарный.

Способ поясняется чертежом.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит дозатор 1, выполненный в виде полого вала, приводимого во вращение электродвигателем 2 через ременную передачу 3. На одном конце дозатора герметично установлен бункер 4, трубопроводом через вентиль 5 соединенный с емкостью 6 с азотом N₂. Со стороны бункера 4 с диаметрально противоположных сторон дозатора установлены электромагниты 7, полюсные наконечники 8 которых выполнены из постоянных магнитов. Катушки электромагнитов соединены параллельно и через диод 9 включены в первую фазу фазового генератора 10. В цепь катушек электромагнитов 7 включен потенциометр 11.

Далее последовательно установлены на дозаторе три кольцевых электромагнита 12, 13, 14 с возможностью регулирования расстояния между ними, обмотки которых подключены к различным фазам фазового генератора 10. На втором конце дозатора установлен обрабатывающий инструмент 15, а с диаметрально противоположных сторон дозатора 1 - электромагниты 16, катушки которых соединены с возможностью создания одноименных полюсов на полюсных наконечниках и через тиристор 17 подключены к третьей фазе фазового генератора 10, а также к блоку 18 управления тиристором.

Блок управления подключен к генератору 19 импульсов, от которого напряжение подается на деталь 20 (плюс) и инструмент 15 (минус). В полости дозатора 1 установлены электроды 21. К одному из электродов и корпусу дозатора 1 параллельно подключены конденсатор 22 и источник 23 напряжения.

Способ магнитоэлектрического легирования металлических поверхностей осуществляют следующим образом. Подают азот N₂ в бункер 4 с ферромагнитным порошком, включают электромагниты 7, выдается первая порция порошка. Магнитное поле активирует поверхность частиц ферромагнитного порошка. Происходит насыщение поверхности порошка в магнитном поле. Часть азота диффундирует в поверхность порошка, так как в магнитном поле происходит раскрытие пор в порошке, увеличивается объем насыщения порошка. Осуществляют разложение азота на атомарный N, еще более увеличивается диффузия азота во весь объем частиц порошка. Атомарный азот и насыщенный, активированный порошок подают на обрабатываемую поверхность. Происходит активация атомарным азотом поверхности детали. На активированную поверхностей попадает активированный ферромагнитный порошок. Два активных вещества-ферромагнитный порошок и поверхность детали - вступают в химическую реакцию. Подают технологический ток в межэлектродный промежуток. Происходит процесс магнитоэлектрического легирования поверхности детали.

Дробленый ферромагнитный порошок обладает развитой пористой абсорбирующей поверхностью. При введении его в магнитное поле вместе с азотом, который обладает слабыми диамагнитными свойствами, происходит активная абсорбция поверхности и пор каждой частицы ферромагнитного порошка. При пропускании электрического тока каждая частица порошка является электропроводником, поверхность его заряжается соответствующим зарядом и в электрическом поле высокого напряжения, создаваемом электроискровым разрядом, происходит разложение молекул азота в порах, а также и в окружающей среде на атом азота. При этом происходит быстрое насыщение объема частицы ферромагнитного порошка атомами азота, так как и магнитное поле ускоряет диффузию в 1000 раз.

П р и м е р. Ножи-гильотины и пластины штампов легируют магнитоэлектрическим способом, материал легирующего порошка-ферробор. Режим обработки: сила технологического тока 75-100 А, технологическое напряжение 18 В, напряжение разрядной камеры - 18-20 тыс. В, магнитная индукция магнитного поля 0,8 Тл, частота вращения ротора 120 об/мин, подача ферромагнитного порошка - 20-30 г/мин.

После магнитоэлектрического легирования образовался легированный слой толщиной 0,5 мм, толщина общего упрочненного слоя - с диффузией 1,2 мм, шероховатость поверхности Ра 10 мкм, производительность 250-300 см²/мин, микротвердость 3,4˙10⁴ МПа.

Формула изобретения

СПОСОБ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЛЕГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, включающий подачу в зону обработки ферромагнитного порошка и воздействие на обрабатываемую поверхность магнитным полем и электрическим разрядом, при котором ферромагнитный порошок до зоны обработки пропускают через область воздействия переменного магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, в зону обработки дополнительно подают азот, который совместно с ферромагнитным порошком пропускают через область воздействия переменного магнитного поля для осуществления активации поверхности порошка и насыщения его азотом и область дополнительного воздействия на смесь электрических разрядов для разложения азота на атомарный.

РИСУНКИ

Рисунок 1