CN102560055A

CN102560055A - 一种等离子弧热处理强化工艺

Info

Publication number: CN102560055A
Application number: CN2011104339529A
Authority: CN
Inventors: 龙康; 王胜刚
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明涉及等离子体应用领域，具体地来说为一种等离子弧热处理强化工艺。采用等离子弧对工件表面热处理，喷嘴直径为2～3毫米，电流为20～30安培，扫描速度为25～30毫米/秒，等离子电弧长度4～5毫米，氩气流量0.2～0.5立方米/分钟，等离子电弧使工件表面达到材料熔化温度，热处理的时间30～40秒。采用本发明方法具有操作简单，节约工序和节约生产成本等优点。等离子弧是一种高温、高能量密度的压缩直流电弧，利用等离子弧的高温射流束进行硬化处理，靠自身冷却，达到表面淬火的目的，表面硬度HB≥130，表面硬化层的厚度为0.5～2毫米。等离子弧金属表面硬化处理具有硬化层厚、处理质量好、处理效率高、运行成本低等优点。

Description

一种等离子弧热处理强化工艺

技术领域

本发明涉及等离子体应用领域，具体地来说为一种等离子弧热处理强化工艺。

背景技术

生产200毫米直径锅沿的炒锅在压力成型以后，在急冷和急热使用中，产生变形。目前，通常采用锅沿进行翻边来解决变形问题，但增加了生产工序，相应的增加生产成本，生产工艺非常复杂。因此，需要一种处理过程简单，处理效果好的工艺。

等离子弧加工是利用等离子弧的热能对金属或非金属进行切割、焊接和喷涂等的特种加工方法。1955年，美国首先研究成功等离子弧切割，产生等离子弧的原理是：让连续通气放电的电弧通过一个喷嘴孔，使其在孔道中产生机械压缩效应；同时，由于弧柱中心比其外围温度高、电离度高、导电性能好，电流自然趋向弧柱中心，产生热收缩效应，同时加上弧柱本身磁场的磁收缩效应。这3种效应对弧柱进行强烈压缩，在与弧柱内部膨胀压力保持平衡的条件下，使弧柱中心气体达到高度的电离，而构成电子、离子以及部分原子和分子的混合物，即等离子弧。等离子弧的特点如下：

（1）微束等离子弧焊可以焊接箔材和薄板。

（2）具有小孔效应，能较好实现单面焊双面自由成形。

（3）等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，10～12mm厚度钢材可不开坡口，能一次焊透双面成形，焊接速度快，生产率高，应力变形小。

（4）设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用等离子弧对锅沿热处理的等离子弧热处理强化工艺，解决现有技术中炒锅在压力成型以后，锅沿进行翻边后生产工序多，生产成本高等问题。

本发明的技术方案为：

一种等离子弧热处理强化工艺，采用等离子弧对工件表面进行热处理，喷嘴直径为2～3毫米，电流为20～30安培，扫描速度为25～30毫米/秒，等离子电弧长度4～5毫米，氩气流量0.2～0.5立方米/分钟，等离子电弧使工件表面达到材料熔化温度，热处理时间30～40秒（200毫米直径锅沿的炒锅）。

优选地采用喷嘴直径2.5毫米，电流20～30安培，扫描速度25～30毫米/秒，等离子电弧长度 4.5毫米，氩气流量0.3立方米/分钟，等离子电弧使工件表面达到材料熔化温度，热处理时间30～40秒（200毫米直径锅沿的炒锅）。

所述的等离子弧热处理强化工艺，靠自身冷却，达到表面淬火。

所述的等离子弧热处理强化工艺，工件的表面硬度HB≥130，硬化层的厚度为0.5～2毫米。

所述的等离子弧热处理强化工艺，等离子电弧选用非转移型等离子弧。

所述的等离子弧热处理强化工艺，工件表面为炒锅锅沿的上平面。

本发明具有如下的有益效果和优点：

1、采用本发明等离子弧的方法对炒锅锅沿进行热处理，具有操作简单，节约工序和节约生产成本等优点。

2、采用本发明方法得到的炒锅，经测试硬度得到提高，材料组织细密，耐磨性好，能提高炒锅的使用寿命。

3、等离子弧是一种高温、高能量密度的压缩直流电弧，本发明利用等离子弧的高温射流束对炒锅锅沿表面进行硬化处理，达到表面离子氮化的效果，然后靠自身冷却，达到表面淬火的目的，炒锅锅沿的表面硬度HB≥130，表面硬化层的厚度为0.5～2毫米。等离子弧金属表面硬化处理具有硬化层厚、处理质量好、处理效率高、运行成本低等优点。

4、采用本发明方法将等离子弧加工应用于炒锅锅沿，在进行热处理工艺时，炒锅不会变形，加工速度提高了30%。

5、本发明适用于热处理200~300毫米直径锅沿的炒锅，炒锅的材质是三层复合金属板（不锈钢、铝、不锈钢）。

附图说明

图1为发明方法处理的炒锅的结构示意图；

图中：1锅沿；2锅底；3等离子弧热处理强化位置。

具体实施方式

如图1所示，采用本发明方法处理的炒锅包括锅底1和锅沿2，本发明处理的位置为锅沿1的上平面即等离子弧热处理强化位置3。等离子的产生是通过高压放电，系统中最为主要的部件是等离子发生器和等离子喷枪。将氩气导入喷枪，通过放电使气体成为等离子体，再将产生的等离子体导向等离子弧热处理强化位置3的表面。喷枪结构将带电的电弧局限在喷嘴内，同时喷嘴也决定了所产生的等离子体的几何形态。本发明采用喷嘴直径为2～3毫米，电流为20～30安培，扫描速度为25～30毫米/秒，等离子电弧长度 4～5毫米，氩气流量0.2～0.5立方米/分钟的工艺参数对锅沿处进行热处理，等离子电弧使工件表面达到材料熔化温度，热处理的时间30～40秒（针对200~300毫米直径锅沿的炒锅，炒锅的材质是不锈钢、铝、不锈钢三层按顺序复合金属板）。本发明中，等离子电弧可以选用非转移型等离子弧。

实施例1

对加工成型的200毫米直径锅沿的炒锅，采用喷嘴直径2.5毫米，电流25安培，扫描速度28毫米/秒，等离子电弧长度 4.5毫米，氩气流量0.3立方米/分钟的加工工艺对炒锅的锅沿上平面进行等离子弧热处理，等离子电弧使工件表面达到材料熔化温度，热处理的时间30秒，靠自身冷却晶粒细化，达到表面淬火。

对处理后的炒锅进行加压变形测试，与常规的处理技术相比，抗变形能力相当，热处理速度提高了30%，制作成本得到降低。炒锅锅沿的表面硬度HB=180，表面硬化层的厚度为2毫米。

实施例2

对加工成型的250毫米直径锅沿的炒锅，采用喷嘴直径3毫米，电流20安培，扫描速度25毫米/秒，等离子电弧长度 4毫米，氩气流量0.2立方米/分钟的加工工艺对炒锅的锅沿上平面进行等离子弧热处理，等离子电弧使工件表面达到材料熔化温度，热处理的时间35秒，靠自身冷却晶粒细化，达到表面淬火。

对处理后的炒锅进行加压变形测试，与常规的处理技术相比，抗变形能力相当，热处理速度提高了30%，制作成本得到降低。炒锅锅沿的表面硬度HB=150，表面硬化层的厚度为0.5毫米。

实施例3

对加工成型的300毫米直径锅沿的炒锅，采用喷嘴直径3毫米，电流30安培，扫描速度40毫米/秒，等离子电弧长度5毫米，氩气流量0.5立方米/分钟的加工工艺对炒锅的锅沿上平面进行等离子弧热处理，等离子电弧使工件表面达到材料熔化温度，热处理的时间40秒，靠自身冷却晶粒细化，达到表面淬火。

对处理后的炒锅进行加压变形测试，与常规的处理技术相比，抗变形能力相当，热处理速度提高了30%，制作成本得到降低。炒锅锅沿的表面硬度HB=200，表面硬化层的厚度为1毫米。

Claims

1.一种等离子弧热处理强化工艺，其特征在于：采用等离子弧对工件表面进行热处理，喷嘴直径为2～3毫米，电流为20～30安培，扫描速度为25～30毫米/秒，等离子电弧长度4～5毫米，氩气流量0.2～0.5立方米/分钟，等离子电弧使工件表面达到材料熔化温度，热处理时间30～40秒。

2.按照权利要求1所述的等离子弧热处理强化工艺，其特征在于：优选地采用喷嘴直径2.5毫米，电流20～30安培，扫描速度25～30毫米/秒，等离子电弧长度 4.5毫米，氩气流量0.3立方米/分钟，等离子电弧使工件表面达到材料熔化温度，热处理时间30～40秒。

3.按照权利要求1所述的等离子弧热处理强化工艺，其特征在于：靠自身冷却，达到表面淬火。

4.按照权利要求1所述的等离子弧热处理强化工艺，其特征在于：工件的表面硬度HB≥130，表面硬化层的厚度为0.5～2毫米。

5.按照权利要求1所述的等离子弧热处理强化工艺，其特征在于：等离子电弧选用非转移型等离子弧。

6.按照权利要求1所述的等离子弧热处理强化工艺，其特征在于：工件表面为炒锅锅沿的上平面。

7.按照权利要求6所述的等离子弧热处理强化工艺，其特征在于：炒锅为200~300毫米直径锅沿的炒锅。