Способ упрочнения резьбы


 

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 2554244:

Гудушаури Элгуджа Георгиевич (RU)
Бирюков Владимир Павлович (RU)
Дроздов Юрий Николаевич (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии упрочнения резьбовых преимущественно длинномерных изделий, и может быть использовано для упрочнения метрической резьбы в изделиях, работающих при повышенных нагрузках. Для повышения прочности резьбы и производительности способ упрочнения резьбы включает формирование пятна лазерного луча на дне резьбовой канавки по ее центру и перемещение лазерного луча относительно продольной оси при одновременном вращении изделия, при этом величина перемещения лазерного луча равна величине шага резьбы за один оборот вращения, формирование пятна лазерного луча осуществляют при удельной плотности энергии излучения газового лазера, работающего в непрерывном режиме, равной 12÷20 Вт/см2, а диаметр пятна лазерного луча выбирают из соотношения d=(1,2÷1,7)s, где d - диаметр пятна лазерного луча, s - шаг резьбы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии упрочнения резьбовых, преимущественно длинномерных, изделий, и может быть использовано для упрочнения метрической резьбы в изделиях, работающих при повышенных нагрузках.

Известен способ упрочнения резьбы, основанный на использовании лазерного воздействия на поверхность резьбы, при этом регулирование поглощаемой поверхностью энергии лазерного излучения осуществляют путем изменения поглощающей способности поверхности выступов и впадин резьбы (патент РФ №2241766, кл. C21D 1/09, от 10.12.2004 г.).

По мнению авторов данного изобретения это позволяет повысить качество закаленного слоя за счет выравнивания его глубины при расширении диапазона использования лазерной технологии обработки резьбовых поверхностей.

Недостатком данного способа является сложность процесса и относительно низкая производительность процесса обработки, обусловленные тем, что, во-первых, данный способ требует предварительной подготовки обрабатываемой поверхности, заключающейся в нанесении светопоглощающего покрытия гальваническим методом и осаждением на поверхность химических растворов. Сложность заключается также и в том, что необходима защита поверхности резьбы технологическими масками. Использование масок при нанесении их на резьбовую поверхность снижает точность получения заданных размеров защиты выступов и впадин резьбы, что повышает вероятность получения структурного градиента, выходящего за пределы допустимости, и снижает качество обрабатаваемой поверхности.

Известен также способ упрочнения резьбы, включающий поверхностную обработку впадин и выступов резьбовой поверхности лазерным излучением (патент №2047661, кл. C21D 1/09, от 10.11.1995 г.).

Данный способ позволяет формировать слой с гетерогенными электрохимическими свойствами за счет оплавления выступов зубьев резьбы под действием лазерного излучения и изменять электрохимический потенциал, обеспечивающий разность потенциалов между впадинами и зубьями резьбы и созданию искусственной гальванопары между обработанными поверхностями резьбового соединения, что в конечном итоге повышает корозионно-усталостную долговечность.

Недостатком данного способа является относительно низкая эффективность обработки впадин и выступов резьбовой поверхности, вызванная тем, что не для всех материалов возможно создание требуемой искусственной гальванопары между обрабатываемыми поверхностями.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является способ обработки резьбовой поверхности изделия, вкючающий формирование пятна лазерного луча на дне резьбовой канавки по ее центру и перемещение лазерного луча относительно продольной оси при одновременном вращении изделия, при этом величина перемещения лазерного луча равна величине шага резьбы за один оборот вращения (патент №2241765, кл. C21D 1/09, от 27.07.2004 г.).

Техническое решение, описанное в данном патенте, направлено на повышение упрочнения резьбы за счет повышения точности позиционирования лазерного луча на дне резьбовой канавки путем синхронизации частоты вращения обрабатываемой поверхности со скоростью перемещения луча лазера вдоль ее образующей.

Недостатком данного способа является недостаточная точность позиционирования лазерного луча на дне резьбовой канавки, вызванная тем, что в данном случае требуется корректировка положения элементов оптической системы, что снижает производительность способа и повышает вероятность сбоя синхронизации частоты вращения и скорости перемещения луча лазера.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении упрочнения резьбы и производительности способа.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе упрочнения резьбы, включающем формирование пятна лазерного луча на дне резьбовой канавки по ее центру, перемещение лазерного луча относительно продольной оси при одновременном вращении изделия, при этом величина перемещения лазерного луча равна величине шага резьбы за один оборот, формирование пятна лазерного луча осуществляют при удельной плотности энергии излучения газового лазера, работающего в непрерывном режиме, равной 12÷20 Вт/см2, а диаметр пятна лазерного луча выбирают из соотношения d=(1,2÷1,7)s, где d - диаметр пятна лазерного луча, s - шаг резьбы.

В качестве источника нагрева может быть использован волоконный лазер.

На фиг.1 представлена иллюстрация способа упрочнения резьбы, где 1 - участок метрической резьбы, подвергаемый лазерной обработке, 2 - луч лазера, направляемый на дно резьбовой канавки по ее центру, 3 - ось вращения заготовки с резьбой, 4 - направление перемещения лазерного луча.

Способ упочнения резьбы осуществляется следующим образом.

Заготовка с резьбой закрепляется в шпинделе с возможностью ее вращения вокруг оси 3.

При включении лазера вначале формируется пятно лазерного луча на дне резьбовой канавки по ее центру, при этом диаметр пятна лазерного луча выбирают из соотношения d=(1,2÷1,7)s, где d - диаметр пятна лазерного луча, s - шаг резьбы, и после выведения работы лазера на рабочий режим начинается обработка резьбовой поверхности заготовки. Величина перемещения лазерного луча равна величине шага резьбы за один оборот, формирование пятна лазерного луча осуществляют при удельной плотности энергии излучения газового лазера, работающего в непрерывном режиме, равной 12÷20 Вт/см2.

Использование газового лазера, обеспечивающего удельную плотность энергии излучения лазера, равную 12÷20 Вт/см2, при пятне лазерного луча d=(1,2÷1,7)s обеспечивает устойчивое позиционирование лазерного луча на дне резьбовой канавки.

Использование при этом газового лазера с присущей ему высокой когерентностью и размеру фокального пятна, близкого к длине световой волны, позволяет уменьшить угол расхождения лазерного луча «θ», что в совокупности с выбором соотношения диаметра пятна и шага резьбы обеспечивает устойчивое позиционирование лазерного луча на дне резьбовой канавки на всем протяжении обработки. В конечном итоге это позволяет значительно уменьшить структурный градиент обрабатываемой резьбовой поверхности и тем самым повысить упрочнение резьбы и повысить производительность способа обработки.

1. Способ упрочнения резьбовой поверхности изделия, включающий формирование пятна лазерного луча на дне резьбовой канавки по ее центру с помощью источника нагрева в виде лазера, перемещение лазерного луча относительно продольной оси изделия при одновременном вращении изделия на величину шага резьбы за один оборот вращения, отличающийся тем, что формирование пятна лазерного луча на дне канавки осуществляют при удельной плотности энергии непрерывного излучения лазера, равной 12÷20 Вт/см2, а диаметр пятна лазерного луча выбирают из соотношения d=(1,2÷1,7)s, где d - диаметр пятна лазерного луча, s - шаг резьбы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника нагрева используют газовый лазер.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника нагрева используют волоконный лазер.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области термомеханической обработки сортового горячекатаного калиброванного проката. Для достижения высоких прочностных и пластических характеристик по всему сечению и длине проката осуществляют отжиг калиброванного проката при 770-790°С в течение 3-4 часов, охлаждение с печью до 660-680°С, выдержку 3-4 часа, охлаждение с печью до температуры 140-150°С с выдержкой 1-2 часа, дальнейшее охлаждение на воздухе, первичное волочение со степенью обжатия 17-19%, нагрев в печи с контролируемой атмосферой, патентирование при 440-460°С, вторичное волочение со степенью обжатия 4-5%.

Изобретение относится к области цементации стальных изделий и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей машин и механизмов из низкоуглеродистой стали.

Изобретение относится к производству текстурированных листов из электротехнической стали, в частности к сепаратору отжига. Сепаратор отжига имеет следующий состав, мас.%: порошок Al2O3 - 77-98, порошок оксида щелочноземельного металла - 1-8, хлорид щелочного металла и/или хлорид щелочноземельного металла - 1-15.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения поверхностной твердости деталей без нарушения качества поверхности деталь подвергают ультразвуковому воздействию в емкости с жидкой средой с помещенным в ней источником акустического излучения с частотой акустических колебаний fрц 20-30 кГц в течение τ=30-45 минут с амплитудой колебательных смещений ξ=7-40 мкм.
Изобретение относится к области термической обработки и может найти применение в машиностроении. Для повышения качества поверхности деталей благодаря повышению эффективности действия титана по раскислению расплава, особенно качества поверхности острых кромок инструмента с сохранением их высокой твердости, осуществляют погружение инструмента в расплав соли, нагревают его до температуры термообработки и затем охлаждают, при этом расплав соли в ванне раскисляют титаном.

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.

Изобретение относится к области термомеханической обработки и может быть использовано для изготовления ответственных элементов конструкций, крепежных изделий различного назначения.

Изобретение относится к способу изготовления текстурированного листового стального изделия с минимизированными потерями на перемагничивание и оптимизированными магнитострикционными свойствами.

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.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для термической обработки режущего инструмента, например протяжек небольшого диаметра, метчиков и других мелких инструментов.

Изобретение относится к способам термообработки рабочей поверхности головки рельса для упрочнения рабочих поверхностей путем поверхностной электроконтактной термообработки. Способ термообработки рабочей поверхности головки рельса включает обработку рабочей поверхности головки рельса посредством передвижного устройства непосредственно на путях без демонтажа рельсов. Обработку осуществляют электроконтактным нагревом с пропусканием электрического тока через контактные элементы, прижимаемые к обрабатываемой поверхности под давлением, с последующим охлаждением зоны нагрева и на участках рабочей поверхности головки рельса при достижении критического износа поверхностного слоя рельса, составляющего 1,5…2,0 мм и имеющего мартенситную структуру. Электроконтактный нагрев рабочей поверхности головки рельса осуществляют до температуры закаливания 850°С и охлаждают водой с температурой 18-20°С. Перед термообработкой проводят коррекцию рабочей поверхности головки рельса шлифованием. Устройство выполнено передвижным в виде тележки на колесах с двумя ребордами, рама которой состоит из подвижной и неподвижной частей. На неподвижной части рамы перпендикулярно направлению движения выполнены направляющие салазки для перемещения подвижной части рамы, на которой последовательно по ходу движения установлены с двух сторон скользящие нагревательные контактные элементы, шлифовальные головки с приводом посредством кронштейнов и телескопических штанг, нагревательные контактные ролики и охлаждающее устройство с соплами. При этом подвижная часть рамы соединена с неподвижной ее частью посредством гидроцилиндра двухстороннего действия с двухсторонним штоком. Нагревательные элементы и шлифовальные головки имеют регуляторы силы прижатия к рабочей боковой поверхности головки рельса и соединены с телескопическими штангами через изолирующие элементы. Нагревательный контактный ролик имеет токосъемник с поджимными пружинами. Технический результат заключается в повышении износостойкости и долговечности действующего железнодорожного пути. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к способам установления возможности термического совмещения различных конструкционных сталей в плакированных изделиях и может найти применение на предприятиях энергетической отрасли, в проектных и научно-исследовательских организациях при проектировании и изготовлении энергетического оборудования. Для обеспечения совместимости конструкционных сталей плакированного изделия способ включает подготовку эталонов из каждой стали, проведение их термоциклирования, по результатам которого вычисляют остаточные напряжения первого рода после соответствующих температур термоциклирования. Определяют зависимости остаточных напряжений первого рода от температуры термоциклирования для каждого эталона и предел прочности σв для каждой рассматриваемой стали. Сравнивают модуль разности остаточных напряжений первого рода эталонов при рабочей температуре изделия с наименьшим из значений предела прочности σв при этой же температуре. По результатам определяют термическую совместимость конструкционных сталей, используемых в плакированном изделии, для которых модуль разности остаточных напряжений первого рода при температуре термоциклирования эталонов должен быть меньше наименьшего из значений пределов прочности σв. 2 ил., 4 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам поверхностного упрочнения с получением закалочных структур. Для повышения износостойкости деталей машин из закаливаемых металлов, преимущественно из железоуглеродистых сплавов, и создания на поверхности детали полностью или частично закаленного поверхностного слоя с однородными свойствами по его толщине инструментом в виде резца, имеющим режущую и деформирующую кромки послойно подрезают поверхностный слой детали с сохранением его механической связи с деталью по своей узкой стороне, при этом пластически деформируют подрезанные слои рабочими поверхностями инструмента, после чего подрезанные слои укладывают на деталь деформирующей кромкой инструмента. В процессе подрезания поверхностного слоя, его пластического деформирования и трения об инструмент, соответствующим выбором геометрических параметров инструмента и технологических параметров обработки достигают нагрева подрезанного слоя выше температур фазовых превращений для данного обрабатываемого материала. Охлаждение подрезанного слоя осуществляется кондуктивным теплоотводом в заготовку или охлаждающими технологическими средами. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу термообработки металлического полосового материала для получения полосового материала, имеющего механические свойства, которые различаются по ширине полосы. Полосу нагревают, охлаждают и дополнительно перестаривают во время непрерывного отжига. При этом по меньшей мере один из следующих параметров в способе различается по ширине полосы: скорость нагрева, наибольшая температура, длительность выдержки при наибольшей температуре, траектория охлаждения после наибольшей температуры. Или при выполнении перестаривания по меньшей мере один из следующих параметров в способе различается по ширине полосы: скорость нагревания до наибольшей температуры, длительность выдержки при наибольшей температуре, траектория охлаждения после наибольшей температуры, температура перестаривания, длительность выдержки при температуре перестаривания, наиболее низкая температура охлаждения перед перестариванием, скорость подогрева до температуры перестаривания, причем по меньшей мере одна из траекторий охлаждения следует нелинейной кривой температура-время. Технический результат заключается в получении полосового материала, механические свойства которого различаются по ширине полосы. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 табл., 4 ил.

Изобретение относится к восстановительной термической обработке узлов водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР) и направлено на повышение ресурса и обеспечение безопасной эксплуатации реакторов ВВЭР-1000. Указанный результат достигается тем, что способ восстановления физико-механических свойств материала внутрикорпусных устройств водо-водяного энергетического реактора после воздействия эксплуатационных факторов включает извлечение внутрикорпусных устройств из корпуса реактора и их последующую термообработку, предусматривающую нагрев, выдержку и охлаждение, при этом нагрев ведут до температуры 975-1025°C, выдержку осуществляют при этой температуре в течение 120-130 ч, а охлаждение ведут на воздухе. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для термообработки кольцеобразной заготовки. Приспособление для поддержки кольцеобразной заготовки для транспортирования и нагрева ее нагревательным устройством содержит центральный узел, вращающийся приводной механизм, расположенный в центральном узле, и опору для заготовки. Опора связана с центральным узлом и выполнена с возможностью расположения заготовки на опоре и окружения центрального узла. Опора содержит несколько вращающихся роликов, расположенных в окружном направлении вокруг центрального узла. Центральный узел включает транспортирующий соединительный участок, предназначенный для подвешивания опоры для заготовки вместе с заготовкой, размещенной на опоре, ведущий соединительный участок, передающий тяговое усилие на вращающийся приводной механизм, и вращающийся приводной механизм, предназначенный для вращения роликов посредством тягового усилия для обеспечения вращения заготовки в направлении кольцевой формы заготовки. Нагревательное устройство для нагрева кольцеобразной заготовки содержит секцию загрузки, в которой заготовка устанавливается на приспособление, секцию нагрева, содержащую нагреватель, предназначенный для нагрева заготовки, установленной на приспособление, транспортирующий механизм, предназначенный для транспортирования приспособления в подвешенном состоянии между секцией загрузки и секцией нагрева. Транспортирующий соединительный участок соединен с транспортирующим механизмом. Технический результат заключается в упрощении процесса термообработки кольцеобразных заготовок. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 18 ил.
Изобретение относится к термической обработке углеродистых инструментальных сталей. Способ термической обработки включает закалку сталей с температуры 760-780°C и последующее воздействие на них при комнатной температуре пульсирующего дозвукового воздушного потока частотой 1130-2100 Гц и звуковым давлением 120-140 дБ. Технический результат заключается в обеспечении высокой твердости при низкой хрупкости.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт, используемых при производстве постоянных магнитов. Способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт с содержанием кобальта 8 вес. % включает гомогенизацию, закалку, термомагнитную обработку с последующим многоступенчатым отпуском, при этом отпуск на последней ступени проводят при температуре 420°С. Повышаются значения магнитных гистерезисных свойств, в том числе коэрцитивной силы HcB и максимального энергетического произведения (ВН)макс. 1 табл.

Изобретение относится к технологии термической обработки. Для повышения хладостойкости и снижения коробления изделия осуществляют его восстановительный отпуск при температуре 450±10°С с выдержкой от 3 до 7 часов с последующим охлаждением на воздухе, при этом нагрев изделия в диапазоне температур от 100 до 450°С ведут со скоростью до 50°С/час.2 пр., 2 ил.

Изобретение относится к области упрочняющей термической обработки поверхностного слоя изделий. Способ плазменной термической обработки поверхностного слоя изделий включает нагрев рабочей поверхности изделия аргоновой плазменной дугой прямого действия на токе обратной полярности. Нагрев рабочей поверхности изделия осуществляют в камере, закрывающей плазменную дугу и зону обработки рабочей поверхности изделия от контакта с атмосферой, с обеспечением расширения зоны сканирования катодных пятен по поверхности изделия. Технический результат заключается в упрощении способа при обеспечении повышения качества обрабатываемого поверхностного слоя изделий. 1 пр., 3 ил.
Наверх