CN1034226A - 氮等离子弧表面淬火工艺 - Google Patents

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段春华
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Abstract

氮等离子弧表面淬火工艺,是采用氮等离子弧 (即氮压缩电弧)为能量射束对钢铁表面进行扫描加 热,使其迅速达到相变温度以上,靠自冷淬火。淬深 在0.05~1mm之间,硬度在HV500~1100之间。热 变形小,表面光洁,工艺简便,成本低,易实现自动 化。适用于内燃机汽缸内壁、活塞环、机床导轨及机 械零件的局部淬火。

Description

本发明属于钢铁表面淬火技术。
现有技术中,采用高密度能量射束对钢铁表面淬火的方法。主要有激光束和电子束,它们极大的显示了工艺周期短、互件变形小、可控性好、表面光洁等优点,因此受到国内外很多大企业的重视。
但是,激光束装置造价昂贵,一台1千瓦级的机器价格为18万美元(美国通用电话电子公司制)。电子束装置一台千瓦级的机器价格也在十万元以上,而且必须在真空条件下工作。两种机器的维修要求都很高。
因为上述原因,使得它们的推广应用受到极大的限制,尤其是中小型企业。
本发明的目的,在于采用一种能量密度和射束性能可满足钢铁表面淬火工艺要求,成本低廉,工作可靠的高温射束,以部分代取激光和电子束表面淬火工艺。
氮等离子弧(即氮压缩电弧)弧焰呈柱状,能量密度可达1×105瓦/厘米2以上,温度达10000℃以上,可控性好、氮气价格便宜((只有氩气的1/5-1/7),由于它本身是流体束,所以既能对加热表面起保护作用,又能在钢铁表面形成耐磨,耐腐蚀的氮化铁组织,用它作钢铁表面淬火热源较合适,现有技术中、氮等离子弧只是用作金属切割和喷涂的热源。
氮等离子弧钢铁表面淬火,就是用氮等离子弧对钢铁表面进行扫描加热使其表层以2000℃/秒以上的速度升到相变温度以上,自冷至常温,以改变表层金相组织达到提高表层硬度的目的。
为不使热量传入不须加热的心部,氮等离子弧加热的扫描速度要比切割和焊接大1~10倍,淬火后,钢铁表面组织为莱氏体或细小马氏体,深度在0.05~1mm。硬度在HV500~1100。
本发明的实施方法如下:
将待淬火的工件夹装在普通机床或专用机床的夹盘或工作台上,氮等离子枪固定在刀架上,调整喷嘴到工件的距离在2~15mm间选择,如果工件是断续表面,使用非转移弧为好。
使用转移弧,各项参数在以下范围内选择,气体流量0.6~4升/分,电流5~200A,工作电压(直流)40~140V,喷嘴孔径0.6~6mm。
使用非转移弧,各项参数在以下范围内选择,气体流量1.5~30升/分,电流30~300A,工作电压(直流)20~80V,喷嘴孔径1~6mm。
如使用联合弧,则转移弧与非转移电流之和不大于300A。
使用弧柱电流较大的,则使用较大气流和喷嘴孔径,电流较小则反之。
有时为改善弧柱特性,在氮气回路加入0~40%的其它气体。
刀架走刀量在喷嘴孔径的3/4~5/6之间选择,扫描加热运动如同机床切削金属。对于只需网纹淬火的工艺,离子枪在与工件相对前进的同时作横向摆动。
扫描加热的线速度在0.6~6米/分之间选择,在其余各项参数相同的条件下,线速度越大淬火深度越浅。
氮等离子弧表面淬火深度在0.05~1mm。
根据需要在以上范围内选择一组参数。即可得所需要的淬火深度和硬度,当淬深在0.2mm以内时无查觉变形。
氮等离子弧设备造价低,只有激光设备价格的十分之一到几十分之一,淬火层光洁,工艺简便,易于实现自动化。特别适用于内燃机汽缸内壁、活塞环、机床导轨、模具、刀具等的最终加工。

Claims (3)

1、氮等离子弧表面淬火工艺,是用氮等离子弧(即氮压缩电弧)为能量射束对钢铁表面进行扫描加热,使其迅速达到相变温度以上,靠自冷淬火,以改变表层硬度的方法。
2、根据权利要求1所述的氮等离子弧表面淬火工艺,其特征是可根据需要在氮气中加入0~40%的其它气体。
3、根据权利要求1、2所述的氮等离子弧表面淬火工艺,其特征是淬火深度在0.05~1mm之间可选择,硬度的HV500~1100之间可选择。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100352609C (zh) * 2004-08-06 2007-12-05 徐明伟 改进型气扳机
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