PL192988B1 - Sposób azotowania części maszyn oraz narzędzi - Google Patents

Abstract

1. Sposób azotowania części maszyn oraz narzędzi w atmosferze zjonizowanego azotu lub zjonizowanej mieszaniny azotu z dodatkiem argonu, wodoru i amoniaku, znamienny tym, że azotowanie prowadzi się w atmosferze azotu lub mieszaniny gazów o ciśnieniu 0,01 - 800 hPa, zjonizowanych polem elektromagnetycznym o częstotliwości 2 - 120 MHz przy wyładowaniu o charakterze liniowym bądź pierścieniowym.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób azotowania części maszyn oraz narzędzi.

W znanym sposobie azotowania obrabiane elementy wygrzewa się w atmosferze zdysocjowanego amoniaku lub w mieszaninie amoniaku, azotu i argonu przy nadciśnieniu lub przy niższym sumarycznym ciśnieniu cząstkowym w stosunku do atmosfery powietrza. Niedogodnością tego sposobu jest to, iż uzyskane warstwy wierzchnie charakteryzują się kruchością.

Znany jest także sposób azotowania części maszyn oraz narzędzi w atmosferze zjonizowanej mieszaniny gazów azotu, argonu i wodoru przy ciśnieniu mieszaniny 3 - 10 hPa. Jonizacja mieszaniny wywołana jest przez przyłożenie stałego napięcia 700 - 1500 V pomiędzy katodę, którą stanowią obrabiane części i elementy, a komorę reaktora. W sposobie tym następuje rozpylenie warstwy wierzchniej azotowanych elementów, a szczególnie krawędzi, a to dyskwalifikuje ten sposób obróbki do azotowania narzędzi skrawających.

W innym sposobie, znanym z polskiego opisu patentowego nr 87 885, warstwę wierzchnią obrabianej części nagrzewa się indukcyjnie lub płomieniowo i jednocześnie za pomocą wzbudnika indukcyjnego lub pierścieniowego palnika gazowego doprowadza się atmosferę gazową wytwarzającą w podwyższonej temperaturze jony azotu na skutek lawinowej jonizacji atmosfery przez źródło prądu stałego o wysokim potencjale, przy czym przedmiot obrabiany jest połączony z dodatnim biegunem źródła prądu, a wzbudnik lub palnik z ujemnym biegunem. Sposób ten nie nadaje się do azotowania przedmiotów o skomplikowanych kształtach ze względu na stosowane w nim podgrzewanie.

Azotowanie części maszyn oraz narzędzi przeprowadza się także w znanych urządzeniach do obróbki cieplno-chemicznej wypełnionych azotem, do których doprowadza się impulsy elektryczne o częstotliwości 100 - 480 MHz, o amplitudzie 10 - 300 kV. Przy tak wysokim potencjale i wysokiej częstotliwości następuje jonizacja azotu przy ciśnieniu atmosferycznym. Niedogodnością tego sposobu jest brak możliwości uzyskania warstw azotowanych bez faz e i g' jak również tworzenie się na powierzchniach azotowanych nadtopień.

Azotowania części maszyn oraz narzędzi sposobem według wynalazku prowadzi się w atmosferze azotu lub mieszaniny azotu z argonem, wodorem i amoniakiem, o ciśnieniu 0,01 - 800 hPa, zjonizowanych polem elektromagnetycznym o częstotliwości 2-120 MHz przy wyładowaniu o charakterze liniowym bądź pierścieniowym. Proces azotowania prowadzi się w reaktorze o ścianach przepuszczalnych dla pola elektromagnetycznego. Obrabiane elementy o większej masie dodatkowo podgrzewa się za pomocą generatora elektrycznego o częstotliwości 10 - 500 kHz.

Elementy azotowane sposobem według wynalazku charakteryzują się znacznie wyższą trwałością niż elementy azotowane znanymi sposobami. W sposobie według wynalazku wyeliminowano niekorzystne zmiany zachodzące podczas procesu azotowania takie, jak nadtopienia czy rozpylenie warstwy wierzchniej. Sposób ten znajduje zastosowanie do azotowania elementów o dowolnym kształcie i wielkości i daje możliwość uzyskania warstw azotowanych bez faz e i g'.

Sposób według wynalazku ilustrują bliżej niżej podane przykłady.

P r zyk ł a d I.

Wiertło wykonane ze stali SW7M o średnicy f 1,0 mm umieszczono w reaktorze napełnionym azotem o ciśnieniu 20 hPa. Jonizację azotu prowadzono polem elektromagnetycznym o częstotliwości 40 MHz. Po 20 minutach uzyskano na wiertle warstwę azotowaną o grubości 0,15 mm i twardości 1100 HV0,1. Trwałość tak obrobionego wiertła wzrosła o 600% w porównaniu z takim samym wiertłem hartowanym i odpuszczanym.

P r zyk ł a d II.

Rolki łożyskowe o średnicy f 1,5 mm, wykonane ze stali 38 HMJ, umieszczono w retorcie wypełnionej w 80% azotem i 20% argonem, po czym mieszanina ta, o ciśnieniu 30 hPa, została zjonizowana za pomocą polaelektromagnetycznego o częstotliwości 40 MHz. Po 30 minutach uzyskano na rolkach warstwę azotowaną o grubości 0,2 mm i twardości 950 HV0,1 oraz warstwę g' o grubości 0,001 mm.

P r zyk ł a d III.

Gwintownik M3, wykonany ze stali SW7M, umieszczono w retorcie wypełnionej w 95% azotem i w 5% wodorem, po czym obniżono ciśnienie mieszaniny do 20 hPa i zjonizowano polem elektromagnetycznym o częstotliwości 27,12 MHz. Po 15 minutach uzyskano warstewkę o grubości 0,1 mm i twardości 1050 HV0,1, bez fazy g'.

PL 192 988 B1

Przykład IV.

Przebijak wykonany ze stali SW7M, o średnicy f 2 mm, umieszczono w retorcie wypełnionej w 70% azotem, w 25% argonem i w 5% wodorem, po czym ciśnienie mieszaniny obniżono do 30 hPa i zjonizowano polem elektromagnetycznym o częstotliwości 27,12 MHz przy wyładowaniu o charakterze pierścieniowym. Po 10 minutach uzyskano warstwę azotowaną o grubości 0,07 mm i twardości 1100 HV0,1, bez fazy g'.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób azotowania części maszyn oraz narzędzi w atmosferze zjonizowanego azotu lub zjonizowanej mieszaniny azotu z dodatkiem argonu, wodoru i amoniaku, znamienny tym, że azotowanie prowadzi się w atmosferze azotu lub mieszaniny gazów o ciśnieniu 0,01 - 800 hPa, zjonizowanych polem elektromagnetycznym o częstotliwości 2-120 MHz przy wyładowaniu o charakterze liniowym bądź pierścieniowym.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że azotowanie prowadzi się w reaktorze o ścianach przepuszczalnych dla pola elektromagnetycznego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że azotowane elementy zostają dodatkowo podgrzane generatorem elektrycznym o częstotliwości 10 -500 kHz.