Способ упрочнения поверхности стальных изделий



Способ упрочнения поверхности стальных изделий
Способ упрочнения поверхности стальных изделий
Способ упрочнения поверхности стальных изделий
Способ упрочнения поверхности стальных изделий

 

C21D1/09 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2536854:

Тимофеев Алексей Анатольевич (RU)

Изобретение относится к термической поверхностной обработке чугуна и стали, в частности к методам упрочнения с помощью электрической дуги. Для повышения износостойкости деталей машин и различного режущего инструмента осуществляют нагрев изделия электрической дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов, при этом регулируют тепловложение дуги путем изменения силы или частоты тока в положительной и отрицательной полуволнах тока с изменением их продолжительности, что позволяет в каждом конкретном случае в зависимости от изделия получить желаемую глубину закаленного слоя с нужной шириной закаленной полосы при максимальной производительности. 4 ил.

 

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

Известен способ поверхностной закалки изделий, включающий закалку путем перемещения по поверхности изделия плазменной дуги прямого действия, возбуждаемой между электродом и изделием, при этом плазменную закалку выполняют на обратной полярности, когда электрод является анодом, а изделие - катодом (см. патент РФ №2313581, кл. С21D 1/09, 2005 г.).

Недостатком известного способа является то, что дуга получается непостоянной во времени и подвержена затуханию (блуждание дуги) из-за магнитного дутья, а так же сниженный ввод тепла в изделие и повышенный в электрод из-за несимметричности выделения энергии на катоде и аноде.

Известен способ упрочнения поверхности стальных изделий, включающий 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(см патент РФ №2252266, кл. С21С 8/52, 2002 г.).

Недостатками данного способа являются то, что обрабатываемую поверхность невозможно получить без оплавления из-за большой плотности мощности дуги и узкой площади поверхности пятна нагрева из-за обжатия столба дуги и невозможно регулировать дугу в процессе закалки

Техническим результатом изобретения является то, что имеется возможность повысить твердость поверхности изделия по ее площади независимо от состава металла на обрабатываемой поверхности и упростить конструкцию аппаратного оборудования для осуществления закалки.

Для достижения технического результата способ упрочнения поверхности стальных изделий включает нагрев изделия электрической дугой переменного тока, зажигаемой между неплавящимся электродом и поверхностью изделия при относительном перемещении дуги по поверхности изделия, и регулирование тепловложения дуги, при этом нагрев ведут дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов, а тепловложение дуги осуществляют изменением силы тока или частоты тока в положительной и отрицательной полуволнах тока с изменением их продолжительности.

Предлагаемый способ поясняется рисунками.

На рис.1 - изображена схема обработки изделия по данному способу.

На рис.2 - изображена схема изменения дуги при изменении силы тока в положительной и отрицательной полуволне.

На рис.3 - изображена схема изменения дуги в положительной и отрицательной полуволне при изменением частоты полупериодов.

На рис.4 - изображена схема изменения дуги в положительной и отрицательной полуволне при изменением продолжительности полупериодов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. К горелке 1 и изделию 2 подводится электрический ток. В горелке 1 закреплен неплавящийся электрод 3, между которым и поверхностью изделия 2 образуется электрическая дуга 4. Дуга 4 образуется под воздействием переменного тока, с помощью которой на изделии 2 образуется закаленный слой 5.

На электроде 3 зажигается дуга 4, которая меняет силу и длину горения, равную частоте изменения полярности, которая не влияет на затухание самой дуги до тех пор, пока к электроду 3 подведен электрический ток. Зажженная дуга 4 и поверхность изделия 2 постоянно перемещаются во встречном направлении с определенной скоростью. Это достигается за счет устройства, которое регулирует температуру нагрева поверхности до температура плавления материала изделия. В зависимости от состава материала изделия имеется возможность регулировки дуги и ее интенсивность тепловыделения за счет различных параметров тока.

Практическое использование предлагаемого способа производилось на образце из стали 45 диаметром 58 мм и длиной 200 мм. Закалка поверхности изделия производилась на автоматической установке со скоростью 45 м/час при базовой силе тока 160 А и длине дуги 12 мм. Закалка производилась как сплошным, так и несплошным нанесением закалочных дорожек. Было установлено, что при использовании переменного тока глубина закаленного слоя 5 на изделии 2 является величиной постоянной, а с помощью регулировки согласно заявленным параметрам можно получать максимальную глубину слоя 5 и увеличить производительность за счет возможности несимметричного выделения энергии на электроде и поверхности изделия.

Так, при регулировке силы переменного тока в положительной и отрицательной полуволне позволяет оптимизировать скорость закалки таким образом, чтобы получить максимальную скорость процесса с наибольшей глубиной закаленного слоя без оплавления поверхности, это связанно с несимметричностью выделения энергии на катоде и аноде.

При увеличении тока прямой полярности увеличивается ввод тепла в изделие, что позволяет увеличить скорость проведения закалки без уменьшения глубины закаленного слоя. При увеличении тока обратной полярности увеличивается площадь пятна нагрева за счет рассеивания тепла дуги на большой площади изделия, что приводит к уменьшению глубины закаленного слоя и снижению скорости закалки.

Изменение частоты переменного тока позволяет регулировать конус дуги, а следовательно, и площадь пятна нагрева. Снижение частоты увеличивает площадь пятна нагрева и тепловложение. С увеличением частоты конус дуги становится более узким нагрев, становится более концентрированным.

Регулирование продолжительности отрицательной и положительной полуволн позволяет регулировать площадь пятна нагрева и глубину закалки. При увеличении времени закалки на прямой полярности происходит уменьшение площади пятна нагрева и увеличение глубины закаленного слоя. При увеличении времени закалки на обратной полярности площадь пятна нагрева увеличивается, а глубина закалки уменьшается.

Использование предлагаемого способа закалки поверхности стальных и чугунных изделий позволяет производить закалку поверхности переменным током с прямоугольной формой импульсов, производить регулировку мощности дуги и площади пятна нагрева не только за счет изменения силы тока и расстояния между электродом и изделием, но и за счет дополнительного регулирования трех основных параметров:

1. регулирование силы переменного тока в положительной и отрицательной полуволне,

2. регулирование частоты переменного тока,

3. регулирование продолжительности отрицательной и положительной полуволны.

Данное техническое решение за счет регулировки отдельно или в комбинации длительности положительной и отрицательной полуволн, частоты, величины тока как в отрицательной, так и в положительной полуволне, позволяет в каждом конкретном случае в зависимости от изделия получить желаемую глубину закаленного слоя с нужной шириной закаленной полосы при максимальной производительности.

Способ упрочнения поверхности стальных изделий, включающий нагрев электрической дугой переменного тока, зажигаемой между неплавящимся электродом и поверхностью изделия при относительном перемещении дуги по поверхности изделия, и регулирование тепловложения дуги, отличающийся тем, что нагрев ведут дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов, причем регулирование тепловложения дуги осуществляют изменением силы или частоты тока в положительной и отрицательной полуволнах тока с изменением их продолжительности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения сопротивления усталости способ изготовления нержавеющей мартенситной стали содержит этап электрошлаковой переплавки слитка упомянутой стали, а затем этап охлаждения упомянутого слитка.

Изобретение относится к области металлургии, в частности способу изготовления горячекатаной стальной ленты толщиной 2-12 мм из низколегированной стали с содержанием углерода 0,04-0,08 вес.% и содержащем также ниобий и титан.
Изобретение относится к способам защиты поверхности деталей во время их термической обработки. Способ защиты поверхности металлических деталей при нагреве в печах включает помещение деталей в емкость, засыпку их стружкой, закрывание емкости крышкой и нагрев.
Изобретение относится к области термической обработки быстрорежущих сталей и может быть использовано преимущественно для термической обработки длинномерного инструмента и инструмента сплошной формы.

Изобретение относится к области термомеханической обработки деталей и может быть использовано для упрочнения рабочих трущихся поверхностей рельс и колес подвижного состава, в частности изобретение относится к способу упрочнения изнашиваемых поверхностей деталей, преимущественно поверхности катания и гребня железнодорожных колесных пар.

Изобретение относится к области индукционного нагрева и термообработки деталей сложной формы, при проведении которой используют комбинацию различных режимов индукционного нагрева, характеризуемых различными частотами тока.

Изобретение относится к производству профилированной проволоки из низколегированной углеродистой стали, предназначенной для использования в качестве компонента в гибких трубах для морской нефтедобычи.
Изобретение относится к защитным покрытиям для сталей и сплавов от окисления при технологических нагревах. Технический результат изобретения заключается в создании защитного покрытия, обладающего повышенной до 1250°C рабочей температурой, и увеличении времени работоспособности его при нагревах до 1250°C.

Изобретение относится к области металлургии. Способ термической обработки заготовок под холодную пластическую деформацию, преимущественно для сталей с машин непрерывного литья, предусматривает аустенитизацию при температуре Ас3+(100-150°С), выдержку, охлаждение со скоростью более 20°С/мин до температуры 680-700°С, диффузионное превращение переохлажденного аустенита при различных температурах по схеме 680-660-640-600°С с выдержкой при каждой температуре 60-80 минут с завершением охлаждения на воздухе.

Изобретение относится к инструментам, в частности к ножам для гранулирования термопластичных полимеров и способу их заточки. Нож выполнен из инструментальной стали для холодной обработки, имеющей твердость менее 65 единиц по шкале С Роквелла.

Изобретение относится к способу лазерного упрочнения плоской заготовки и может быть использовано для формирования поверхностных слоев материалов путем термообработки. Способ включает воздействие на обрабатываемую поверхность заготовки лазерным лучом с получением закаленного подповерхностного слоя. Одновременно с воздействием лазерным лучом на заданные участки заготовки подают поток охлаждающей среды с формированием незакаленного вязкого подповерхностного слоя, заданную глубину залегания которого регулируют объемом подаваемой охлаждающей среды. В результате получают заготовку с заданной глубиной залегания вязкого подповерхностного слоя материала, что повышает ее эксплуатационные свойства. 1 ил., 1 пр.
Изобретение относится к области металлообработки и может найти применение в машиностроении. Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик оправок за счет значительного повышения их жёсткостных и демпфирующих параметров. Для достижения технического результата на поверхности оправки с помощью механической обработки выполняют канавки, расположенные по образующим цилиндрической поверхности, а затем воздействуют лазерным лучом на канавки по замкнутым траекториям, охватывающим выступы, расположенные между канавками.

Изобретение относится к способу контроля охлаждения движущейся полосы (в) в охлаждающей секции линии непрерывной обработки и к охлаждающей секции непрерывной обработки полосы. Охлаждение полосы осуществляют распылением на полосе жидкости или смеси, состоящей из газа и жидкости на полосу. Охлаждение зависит от параметров, включающих в себя температуру и скорость потока охлаждающей текучей среды. В способе контроля определяют одну или более зон, в которых параметры охлаждения являются такими, чтобы могло произойти или произошло локальное исчезновение паровой пленки на поверхности горячей полосы, в результате чего происходит повторное смачивание полосы. В качестве параметра охлаждения в определенной или определенных таким образом зоне или зонах применяют, по меньшей мере, температуру охлаждающей жидкости, чтобы сохранить или вернуться к охлаждению в паровой пленке на поверхности полосы, появляющейся в результате явления пленочного вскипания охлаждающей жидкости при контакте с горячей полосой. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к литейному производству. Для повышения качества защиты стальных отливок от обезуглероживания, в частности минимизации толщины обезуглероженного слоя, отливки помещают в контейнер и засыпают их карбюризатором, в качестве которого используют смесь древесного угля и отработанной парафино-стеариновой модельной композиции в соотношении (2,3-2,5):1, а количество карбюризатора составляет 20-25% объема садки. 1 табл., 1 пр.

Изобретение является способом и относится к технологии модификации поверхностных слоев изделий из металлических материалов. Изобретение может быть использовано для модификации поверхности металлообрабатывающего инструмента и деталей машин в инструментальной, сельскохозяйственной, автомобильной, металлургической промышленности и др. Модификация химического состава и структуры поверхностного слоя осуществляется с целью его упрочнения и улучшения других эксплуатационных качеств. Поставленная задача решается путем введения в состав поверхностных слоев изделия легирующих химических элементов и уменьшения размера частиц образующих поверхностный слой при обработке поверхности изделия импульсными потоками плазмы с одновременным воздействием на поверхность импульсов электрического тока акустических колебаний и магнитного поля. Для оптимизации процесса обработки обрабатываемая поверхность управляемым способом подключается к электрической сети анодом или катодом. Управление полярностью подключения осуществляется при введении в состав плазмообразующей среды горючей газовой смеси. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для термической обработки режущего инструмента, например протяжек небольшого диаметра, метчиков и других мелких инструментов. Для повышения прочности, вязкости и незначительного снижения красностойкости, например, с умеренными, при эксплуатации инструмента, скоростями резания, инструмент получают из прутка диаметром 25 мм и менее, осуществляют предварительный подогрев инструмента в соляной ванне, затем окончательный нагрев в хлорбариевой ванне до температуры, на 30-50°C ниже обычной температуры нагрева под закалку, охлаждение с обеспечением балла зерна не крупнее 12, многократный отпуск с обеспечением твердости не ниже 56 HRC и незначительного понижения красностойкости. 2пр.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии упрочнения резьбовых изделий с трапецеидальной резьбой, и может быть использовано для упрочнения резьбы в изделиях, работающих при повышенных нагрузках. Для обеспечения упрочнения трепецеидальной резьбы, повышения производительности и качества процесса осуществляют нагрев участка резьбы с помощью источника нагрева в виде лазера, формирование пятна лазерного луча на дне резьбовой канавки по ее центру, перемещение лазерного луча относительно продольной оси при вращении изделия при величине перемещения лазерного луча, равной величине шага резьбы за один оборот вращения, при этом формирование пятна лазерного луча осуществляют сканирующим лазерным лучом с частотой его сканирования 200÷600 Гц вдоль оси вращения и амплитуде сканирования, равной 0,6÷0,8 шага резьбы. 1 ил.

Изобретение относится к способу изготовления текстурированного листового стального изделия с минимизированными потерями на перемагничивание и оптимизированными магнитострикционными свойствами. Способ способ включает этапы: a) получение листового стального изделия, b)лазерную обработку листового стального изделия лазерным лучом мощностью P, при этом в ходе лазерной обработки на поверхности листового стального изделия формируют линейные деформации, располагаемые с интервалом а. На этапе b) измеряют полную мощность S1,7/50 листового стального изделия до и после проведения лазерной обработки, при этом параметры лазерной обработки варьируют таким образом, чтобы разность между измеренными величинами полной мощности S1,7/50 до и после проведения обработки составляла менее 40%. Технический результат заключается в оптимизации технических характеристик стальных листовых изделий для производства деталей трансформаторов. 10 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области термомеханической обработки и может быть использовано для изготовления ответственных элементов конструкций, крепежных изделий различного назначения. Для повышения комплекса механических свойств конструкционных сталей с устранением склонности их к обратной отпускной хрупкости и достижения высоких механических и эксплуатационных свойств заготовку из стали 35ХГСФ подвергают холодной пластической деформации со степенями обжатия 10-30%, затем её нагревают до субкритических температур Ac1 - (5÷5)°C со скоростью 5÷20 град/мин и выдержкой при этих температурах 1,5÷3 часа. Далее с субкритической температуры производят нагрев заготовки под закалку до температуры Ac3+(30÷40)°C, закаливают в масло и подвергают отпуску при 500÷550°C. 1 табл.

Изобретение относится к быстродействующему способу лазерного нанесения насечек, при котором используется установка лазерного устройства для одновременного нанесения линий насечек на верхнюю и на нижнюю поверхности полосы текстурированной кремнистой электротехнической стали, подаваемой и продвигаемой вперед по производственной линии, с помощью луча лазера непрерывного действия с высокой степенью фокусировки, при этом линии насечек, нанесенные на верхнюю поверхность, и линии насечек, нанесенные на нижнюю поверхность, имеют одинаковое расстояние между соседними линиями насечек, но смещены относительно друг друга для равномерного снижения потерь в железе. Расстояние между соседними линиями насечек на одной и той же поверхности составляет 6÷12 мм, мощность лазера составляет 1000÷3000 Вт, а скорость сканирования составляет 100÷400 м/мин. Производительность такого способа нанесения насечек и такого устройства в 1,5-2 раза превышает производительность обычных способов нанесения насечек, которые не позволяют одновременное синхронное нанесение насечек на верхнюю и нижнюю поверхности стальной полосы. Линии насечки, нанесенные на стальной полосе таким способом, могут снижать потери в железе стальной полосы на 10-16%. 1 табл., 4 ил.
Наверх