Способ химико-термической обработки

 

Изобретение относится к области химико-термической обработки заготовок, деталей и инструмента, может быть использовано в машиностроении. Данный способ включает нагрев печи, помещение в печь твердого измельченного вещества, продувание через него газовоздушной смеси и размещение в печи обрабатываемой детали, причем в процессе обработки детали в составе газовоздушной смеси периодически увеличивают в 2-4 раза удельный вес воздуха и в периоды времени продувания твердого измельченного вещества газовоздушной смесью с повышенным удельным весом воздуха прекращают осуществлять нагрев печи. Техническим результатом изобретения является снижение расхода электроэнергии и используемых в газовоздушной смеси газов, повышение экологической безопасности.

Изобретение относится к области химико-термической обработки заготовок, деталей и инструмента, может быть использовано в машиностроении.

Известен способ химико-термической обработки, описанный в статье: Бобок А.Н., Шавелкин А.Д., Павлова А.В., Барк В.М., Карповская С.Л. Экономическая эффективность и адаптация к условиям рынка и спроса на выпускаемую продукцию при применении универсальной экологически чистой технологии и оборудования ТО и ХТО в кипящем слое специального катализатора // Известия Тульск. гос. ун-та. - Сер. “Материаловедение”. - Вып.1. - 2000. - С.184-197, при котором в печь помещают твердое измельченное вещество, продувают через него газовоздушную смесь, нагревают печь, размещают в печи обрабатываемые детали и осуществляют нагрев печи с деталями и продувание газовоздушной смеси в течение всего времени обработки деталей.

Однако данный способ предполагает высокий расход используемых в газовоздушной смеси газов и высокий расход электрической энергии, так как по данному способу не предусмотрена возможность увеличения в составе газовоздушной смеси воздуха и изменения режима нагрева печи по мере насыщения упрочняемого слоя на поверхности обрабатываемой детали. Большой расход газов и электрической энергии увеличивает отрицательную экологическую нагрузку.

Наиболее близкий к предлагаемому является способ химико-термической обработки, описанный в патенте Российской Федерации №2132403 "Способ химико-термической обработки", 6 С 23 С 8/00, 10/00, опубл. 27.06.99, бюл. №18, при котором в печь помещают твердое измельченное вещество, продувают через него газовоздушную смесь, нагревают печь, размещают в печи обрабатываемые детали и осуществляют нагрев печи с деталями и продувание газовоздушной смеси в течение всего времени обработки деталей.

Однако данный способ предполагает высокий расход используемых в газовоздушной смеси газов и высокий расход электрической энергии, так как по данному способу не предусмотрена возможность увеличения в составе газовоздушной смеси воздуха и изменения режима нагрева печи по мере насыщения упрочняемого слоя на поверхности обрабатываемой детали. Большой расход газов и электрической энергии увеличивает отрицательную экологическую нагрузку.

Предлагаемый способ химико-термической обработки характеризуется следующими признаками: помещение в печь твердого измельченного вещества, нагрев печи, продувание через него газовоздушной смеси, размещение в печи обрабатываемой детали, отличающийся тем, что в процессе обработки детали в составе газовоздушной смеси периодически увеличивают в 2-4 раза удельный вес воздуха и в периоды времени продувания твердого измельченного вещества газовоздушной смесью с повышенным удельным весом воздуха прекращают осуществлять нагрев печи, при этом помещение в печь твердого измельченного вещества, продувание через него газовоздушной смеси и размещение в печи обрабатываемой детали осуществляется после нагрева печи.

Технический результат - снижение расхода используемых в газовоздушной смеси газов за счет периодического уменьшения в 2-4 раза их удельного веса в газовоздушной смеси после насыщения поверхностных слоев обрабатываемой детали примесями внедрения из газовоздушной смеси на период времени, необходимый для их перераспределения в глубь поверхности обрабатываемой детали; снижение расхода электроэнергии за счет прекращения нагрева печи в периоды времени продувания газовоздушной смеси с повышенным удельным весом воздуха и помещения в печь твердого измельченного вещества, продувания через него газовоздушной смеси и размещения в печи обрабатываемой детали после нагрева печи; повышение экологической безопасности за счет сокращения сброса в атмосферу газов и тепла.

Способ осуществляется следующим образом.

В прогретую печь с твердым измельченным веществом (специальным катализатором), через которое осуществляется продувание газовоздушной смеси, помещают обрабатываемую деталь. Состав катализатора и газовоздушной смеси выбирают в зависимости от вида химико-термической обработки, например при помощи материалов, приведенных в статье: Бобок А.Н., Шавелкин А.Д., Павлова А.В., Барк В.М., Карповская С.Л. Экономическая эффективность и адаптация к условиям рынка и спроса на выпускаемую продукцию при применении универсальной экологически чистой технологии и оборудования ТО и ХТО в кипящем слое специального катализатора // Известия Тульск. гос. ун-та. - Сер. “Материаловедение”. - Вып.1. - 2000. - С.184-197. Выдерживают деталь в печи при неизменных режимах нагрева и продувания газовоздушной смеси до насыщения поверхностных слоев (0,01-0,05 мм) обрабатываемой детали примесями внедрения из газовоздушной смеси. Затем увеличивают в газовоздушной смеси содержание воздуха в 2-4 раза, прекращают нагрев печи путем отключения от электросети ее нагревающих элементов и ожидают перераспределения из поверхностных слоев в глубь поверхности обрабатываемой детали примесей внедрения из газовоздушной смеси, т.е. в слои, расположенные далее 0,01-0,05 мм от поверхности детали. Причем необходимо отметить, что скорость насыщения поверхностных слоев обрабатываемой детали примесями внедрения значительно превышает скорость их перераспределения в более глубокие слои. После перераспределения примесей внедрения из поверхностных слоев обрабатываемой детали в более глубокие восстанавливают нагрев печи и состав газовоздушной смеси. Выдерживают деталь в печи при неизменных режимах нагрева и продувания газовоздушной смеси до насыщения поверхностных слоев (0,01-0,05 мм) обрабатываемой детали примесями внедрения из газовоздушной смеси, а затем повторяют перечисленные выше операции. Периодический повтор операций продолжают до получения заданной глубины обработанного слоя поверхности детали.

Формула изобретения

Способ химико-термической обработки, включающий помещение в печь твердого измельченного вещества, нагрев печи, продувание через твердое измельченное вещество газовоздушной смеси, размещение в печи обрабатываемой детали, отличающийся тем, что в процессе обработки детали в составе газовоздушной смеси периодически увеличивают в 2-4 раза удельный вес воздуха и в периоды времени продувания твердого измельченного вещества газовоздушной смесью с повышенным удельным весом воздуха прекращают осуществлять нагрев печи, при этом помещение в печь твердого измельченного вещества, продувание через него газовоздушной смеси и размещение в печи обрабатываемой детали осуществляют после нагрева печи.