CN1182800A - 一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法 - Google Patents

一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1182800A
CN1182800A CN 96116095 CN96116095A CN1182800A CN 1182800 A CN1182800 A CN 1182800A CN 96116095 CN96116095 CN 96116095 CN 96116095 A CN96116095 A CN 96116095A CN 1182800 A CN1182800 A CN 1182800A
Authority
CN
China
Prior art keywords
anode
cast iron
negative electrode
plasmatorch
iron part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 96116095
Other languages
English (en)
Other versions
CN1053702C (zh
Inventor
李惠东
李惠琪
姚伟明
姚树玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANDONG MINING COLLEGE
Original Assignee
SHANDONG MINING COLLEGE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANDONG MINING COLLEGE filed Critical SHANDONG MINING COLLEGE
Priority to CN96116095A priority Critical patent/CN1053702C/zh
Publication of CN1182800A publication Critical patent/CN1182800A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1053702C publication Critical patent/CN1053702C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本发明涉及一种铸铁零件表面快速熔凝硬化的方法。该方法是用转移弧等离子束流喷射到铸铁零件表面上实现的。具体步骤为:开启冷却水、工作气体和直流电源,在等离子炬阴极和阳极之间施加短时高电压击穿工作气体形成等离子束喷射到运动的铸铁零件表面,然后切断阳极喷嘴的电路,工件表面在等离子束流作用下依次迅速熔融凝固,最终获得覆盖表面的白口加淬火硬化层。

Description

一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法
本发明涉及一种铸铁零件表面快速扫描熔凝硬化的方法，属于金属热处理领域。
铸铁由于具有良好的铸造与切削加工工艺性和减摩性以及价格低廉，在工业上大量用于制造耐磨零件，如机床导轨、滑板、内燃机缸套、曲轴、轴瓦等。为了便于切削加工，铸铁零件毛坯组织都为低硬度的灰口组织，加工至要求精度后一般不再进行硬化热处理，因此耐磨寿命普遍较低，其原因在于铸铁零件整体淬火极易变形开裂，在热处理工艺中是不允许的，而且需要耐磨的仅是表面层，内部没有必要硬化处理。为此工业中已将某些表面硬化的工艺不同程度地用于铸铁零件表面，例如：①.滚轮电接触加热淬火：该方法将通电的水冷铜滚轮滚过铸铁零件表面，靠接触处的大电流快速局部加热而后自冷淬火，获得极薄的淬火硬化层，该工艺效果不明显；②氧乙炔焰加热表面淬火：该方法简便易行，但工艺稳定性差，能量密度与温度较低，效果一般且组织不均匀，零件变形大，尤其内孔等通风不良处实施该工艺时有爆炸的危险性；③激光束扫描表面快速熔凝硬化：该方法用高能量密度的高温激光束快速扫描铸铁零件表面，扫过的区域被迅速熔凝成为高硬度的白口组织加淬火组织，硬化效果显著，零件变形小，缺点在于设备投资大、维护困难、零件硬化前需要除油黑化处理，对环境有污染；④.电子束扫描表面快速熔凝硬化：该方法需要在真空容器中实施，效率低、成本高、零件尺寸受限制。等离子束的工业应用首先从切割和喷涂开始，近年来逐渐向表面热处理领域发展。但是迄今为止仅应用非转移式的等离子弧在有限的范围内用于中高碳钢或中高碳合金钢零件的表面淬火，即钢铁零件表面不产生熔融。将这种方式用于工业中大量需要耐磨硬化的铸铁零件时，往往由于铸铁组织是软的石墨加低含碳量的铁素体基体，硬化效果很差。若要使石墨中的碳溶入铁素体，就必须使表面产生快速熔凝。然而非转移的等离子弧仅仅在等离子炬的阴极和阳极之间构成电的回路，电弧产生的大部分热量被阳极所吸收然后由冷却水带走，使阳极喷嘴喷出的等离子束流的能量密度大大降低，将这种等离子束用于铸铁零件表面的快速熔凝效率极低，只能以很慢的速度进行扫描，其结果是零件本身蓄热过多，导致零件变形超差而报废。如果直接利用等离子切割机用转移弧等离子炬进行表面快速扫描熔凝硬化，由于对结构的要求不同及所用气体流量等工艺参数相差较大，阳极烧蚀严重，不仅不能长期稳定工作，而且烧蚀产物会污染被处理的零件表面。
本发明的目的在于提供一种利用申请人申请号为96228948.5的实用新型专利“一种内孔淬火或熔凝硬化用等离子炬”所产生的转移弧等离子束流，对铸铁零件表面快速扫描熔凝获得高硬度白口加淬火组织的硬化方法。
为便于实施本发明方法，现将上述等离子炬的结构说明如下：
该等离子炬的结构主要由阴极绝缘座、阴极铜座、可调式铜阴极与阴极钨杆、旋风绝缘片、阳极座、引弧铜阳极及密封胶圈等组成，上述零件由后压盖与压垫压紧于外壳内，冷却水管、进气管、外包绝缘套的导电杆均与阴极钨杆轴线垂直。下面结合附图说明该等离子炬的结构。
图1为等离子炬的主剖面图(只画出上半部分)，图2为沿图1中B-B线剖开的右视图，图3为沿图1中A-A线剖开的右视图。各图中的图例说明如下：(1)-进气管，(2)-阴极导电杆，(3)-绝缘套，(4)-后压盖，(5)-压垫，(6)-阴极绝缘座，(7)-阴极铜座，(8)-铜阴极，(9)-旋风绝缘片，(10)-阳极座，(11)-阴极钨杆，(12)-引弧铜阳极，(13)-密封胶圈，(14)-外壳，(15)-循环冷却水管，(16)-切向小槽，(17)-档块。
在图1中，进气管(1)、循环冷却水管(15)分别旋接于外壳(14)上，包有绝缘套管(3)的阴极导电杆(2)旋接于阴极铜座(7)上，部件(1)、(2)、(3)、(15)互相平行，共同封装于一刚性外套中(图中未示出)，且与阴极钨杆(11)的轴线相垂直。阴极绝缘座(6)、阴极铜座(7)、可调式铜阴极(8)与阴极钨杆(11)、旋风绝缘片(9)、阳极座(10)、引弧铜阳极(12)及密封胶圈(13)由后压盖(4)与压垫(5)压紧于外壳(14)内，后压盖(4)的外圆周表面滚花，旋风绝缘片(9)在靠近进气管(15)中心线一侧的周边加工出一个容气槽，并在该侧端面切出至少一个切向小槽(16)(如图2所)示。阴极绝缘座(6)和旋风绝缘片(9)都由耐温材料(如陶瓷、耐温塑料等)制作。阴极钨杆(11)呈过盈配合装入铜阴极(8)的中心孔中，铜阴极(8)的外圆为螺纹，后部有螺丝刀槽，旋入阴极铜座(7)中。引弧阳极(12)的中心小孔直径为1mm-5mm，外部循环水槽中镶有一档块(17)(如图3所示)。
利用上述的等离子炬对铸铁零件表面快速扫描熔凝硬化的方法步骤结合图4进行说明。图4中的图例说明如下：(1)-软输出外特性直流电源，(2)-延时开关，(3)-等离子炬阳极，(4)-等离子炬阴极，(5)-铸铁零件，(6)-高频高压发生器与耦合器。
1.工作前将等离子炬的阴极(4)接到软输出外特性直流电源(1)的负极，阳极喷嘴(3)和铸铁零件(5)接电源(1)的正极，在等离子炬阳极(3)与电源(1)之间串接一个延时开关(2)，在阳极(3)和阴极(4)的外线路之间串接一个高频高压发生器与耦合器(6)，再接通循环冷却水和工作气体如氮气、氩气、含碳、氮、硼的有机气体、或上述气体的混合气体；
2.工作时先打开冷却水和工作气体，调节气流量在0.3-1立方米/小时范围内，气体压力在0.005-0.5MPa范围内，再接通直流电源(1)，启动高频高压发生器(6)，使等离子炬的阴极(4)和阳极(3)之间的气体在1000-5000V的高压下电离成为热等离子体，经阳极喷嘴(3)压缩后成为导电的高温等离子束流，垂直喷射到距阳极喷嘴(3)端部1mm-100mm距离的与等离子炬作相对扫描运动的铸铁零件(5)的表面，扫描速度为4mm-400mm/秒。
由于在本方法中，等离子炬阳极(3)与电源(1)之间串接了延时开关(2)，所以待阴极(4)与作为第二阳极的工件(5)之间由等离子束电导通后，延时开关(2)切断阴极(4)与阳极喷嘴(3)之间的电路，等离子炬的阴极(4)与工件阳极(5)之间在20A-200A的工作电流和20V-200V的工作电压状态下持续稳定放电，工件表面在等离子束流作用下依次迅速熔融凝固，最终获得覆盖铸铁零件所需部位表面的白口加淬火硬化层。
用本发明方法处理的铸铁零件，经初步试验该硬化层的深度为0.01mm-5mm，硬度为Hv500-Hv1500，耐磨性比未处理前提高0.5-2倍。硬化扫描带可紧密排列，也可相间排列或交叉排列，排列方向与部位按照具体铸铁零件的使用要求而规定。

Claims (1)

1.一种铸铁零件表面快速扫描熔凝硬化的方法，是用一种内孔淬火或熔凝硬化用等离子炬实现的，该等离子炬的结构主要由阴极绝缘座、阴极铜座、可调式铜阴极与阴极钨杆、旋风绝缘片、阳极座、引弧铜阳极及密封胶圈等组成，上述零件由后压盖与压垫压紧于外壳内，冷却水管、进气管、外包绝缘套的导电杆均与阴极钨杆轴线垂直；该方法的特征是：①.工作前将等离子炬的阴极(4)接到软输出外特性直流电源(1)的负极，阳极喷嘴(3)和铸铁零件(5)接电源(1)的正极，在等离子炬阳极(3)与电源(1)之间串接一个延时开关(2)，在阳极(3)和阴极(4)的外线路之间串接一个高频高压发生器与耦合器(6)，再接通循环冷却水和工作气体如氮气、氩气、含碳、氮、硼的有机气体、或上述气体的混合气体；②.工作时先打开冷却水和工作气体，调节气流量在0.3-1立方米/小时范围内，气体压力在0.005-0.5MPa范围内，再接通直流电源(1)，启动高频高压发生器(6)，使等离子炬的阴极(4)和阳极(3)之间的气体在1000-5000V的高压下电离成为热等离子体，经阳极喷嘴(3)压缩后成为导电的高温等离子束流，垂直喷射到距阳极喷嘴(3)端部1mm-100mm距离的与等离子炬作相对扫描运动的铸铁零件(5)的表面，扫描速度为4mm-400mm/秒。
CN96116095A 1996-11-20 1996-11-20 一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法 Expired - Fee Related CN1053702C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN96116095A CN1053702C (zh) 1996-11-20 1996-11-20 一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN96116095A CN1053702C (zh) 1996-11-20 1996-11-20 一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1182800A true CN1182800A (zh) 1998-05-27
CN1053702C CN1053702C (zh) 2000-06-21

Family

ID=5123277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN96116095A Expired - Fee Related CN1053702C (zh) 1996-11-20 1996-11-20 一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1053702C (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102676751A (zh) * 2012-05-27 2012-09-19 丹阳市宏图机械制造有限公司 滑板的激光强化工艺
CN103352105A (zh) * 2012-05-27 2013-10-16 丹阳宏图激光科技有限公司 一种滑板的激光强化工艺
CN103352106A (zh) * 2013-06-28 2013-10-16 安徽呈合科技有限责任公司 一种低碳钢长圆筒内壁表面硬化处理方法
CN103602789A (zh) * 2012-05-27 2014-02-26 蒋超 有效控制滑板的淬火变形的滑板的激光强化工艺
CN103602800A (zh) * 2012-05-27 2014-02-26 蒋超 滑板的激光强化工艺
CN103602788A (zh) * 2012-05-27 2014-02-26 蒋超 对滑板表面进行激光淬火的滑板的激光强化工艺
CN103602790A (zh) * 2012-05-27 2014-02-26 蒋超 一种滑板的激光强化工艺

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60184694A (ja) * 1984-03-02 1985-09-20 Honda Motor Co Ltd 部分硬化鋳鉄部材の製造方法
JPS6213521A (ja) * 1985-07-09 1987-01-22 Honda Motor Co Ltd 耐摩耗性部材及びその製造方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103602788A (zh) * 2012-05-27 2014-02-26 蒋超 对滑板表面进行激光淬火的滑板的激光强化工艺
CN103352105A (zh) * 2012-05-27 2013-10-16 丹阳宏图激光科技有限公司 一种滑板的激光强化工艺
CN102676751B (zh) * 2012-05-27 2013-12-18 丹阳宏图激光科技有限公司 滑板的激光强化工艺
CN103602789A (zh) * 2012-05-27 2014-02-26 蒋超 有效控制滑板的淬火变形的滑板的激光强化工艺
CN103602800A (zh) * 2012-05-27 2014-02-26 蒋超 滑板的激光强化工艺
CN102676751A (zh) * 2012-05-27 2012-09-19 丹阳市宏图机械制造有限公司 滑板的激光强化工艺
CN103602790A (zh) * 2012-05-27 2014-02-26 蒋超 一种滑板的激光强化工艺
CN103352105B (zh) * 2012-05-27 2014-07-02 丹阳宏图激光科技有限公司 一种滑板的激光强化工艺
CN103602788B (zh) * 2012-05-27 2014-12-31 国网浙江宁波市鄞州区供电公司 对滑板表面进行激光淬火的滑板的激光强化工艺
CN103602790B (zh) * 2012-05-27 2014-12-31 国网浙江宁波市鄞州区供电公司 一种滑板的激光强化工艺
CN103602800B (zh) * 2012-05-27 2015-01-07 蒋超 滑板的激光强化工艺
CN103602789B (zh) * 2012-05-27 2015-01-07 蒋超 有效控制滑板的淬火变形的滑板的激光强化工艺
CN103352106A (zh) * 2013-06-28 2013-10-16 安徽呈合科技有限责任公司 一种低碳钢长圆筒内壁表面硬化处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1053702C (zh) 2000-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102268626A (zh) 一种金属表面改性方法
CN112430811B (zh) 一种铜基体表面激光熔覆铜合金粉末的方法
CN102151924A (zh) 电火花诱导可控烧蚀及电解复合高效加工方法
CN101555580A (zh) 一种金属轧辊表面电火花强化方法
CN1053702C (zh) 一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法
CN103805934A (zh) 一种电火花沉积结合等离子熔覆增强金属轧辊表面的方法
CN111826650B (zh) 一种激光熔覆复合粉末及熔覆方法
CN109971989A (zh) 一种高导耐高温铜合金制备方法
CN106756742A (zh) 一种用于金属轧辊表面强化涂层的电火花沉积方法
CN113319404B (zh) 一种节镍奥氏体不锈钢中空钨极氩弧焊方法
Colaco et al. Laser cladding of stellite 6 on steel substrates
CN102676749B (zh) 一种钢管铸铁轧辊表面激光热处理硬化方法
CN106480449A (zh) 一种激光制造大型型材万能轧机水平辊的方法
CN1221036A (zh) 一种轧辊与矫直辊表面淬火的方法及淬火设备
CN108581159A (zh) 一种热中子屏蔽用不锈钢板的焊接方法
CN101664848B (zh) 一种热剪切模具的剪切刃堆焊工艺
CN112593229A (zh) 一种等离子激光复合熔覆系统
CN1034226A (zh) 氮等离子弧表面淬火工艺
CN2269694Y (zh) 一种内孔淬火或熔凝硬化用等离子炬
CN2320626Y (zh) 一种轧辊与矫直辊表面淬火设备
CN100348763C (zh) 相变电阻扩散焊制造无碳化物偏析高合金莱氏体钢的方法
CN219733475U (zh) 一种用于高炉煤气余压透平发电机的叶片及其加工装置
CN1024120C (zh) 手工服装剪刀的生产方法
Bach et al. Plasma cutting in atmosphere and under water
CN114289928B (zh) 一种等离子堆焊方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1033888

Country of ref document: HK