PL87885B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób jonowego azotowania metali i ich stopów w atmosferach gazowych oraz urzadzenie do jonowego azotowania metali i ich stopów.Znanych jest wiele sposobów dotyczacych procesu azotowania jonizacyjnego w rozrzedzonych gazach przy uzyciu amoniaku gazowego, przeprowadzanych w urzadzeniach zapewniajacych utrzymanie obnizonego cisnienia, najczesciej w granicach od 100 Tr do 10 Tr. Ponadto znany jest z polskiego opisu patentowego nr 55 700, sposób zwiekszania adsorpcji jonów metali przez przedmiot w osrodkach gazowych i parowo-gazowych, zwlaszcza w piecach do obróbki cieplno-chemicznej.Sposób jonowego azotowania metali i ich stopów wedlug wynalazku polega na tym, ze warstwe wierzchnia obrabianego przedmiotu nagrzewa sie indukcyjnie lub plomieniowo i jednoczesnie za pomoca wzbudnika indukcyjnego lub pierscieniowego palnika gazowego doprowadza sie atmosfere gazowa, która wytwarza w podwyzszonej temperaturze jony azotu, przy czym przedmiot obrabiany i wzbudnik lub palnik obwodowy przesuwaja sie w stosunku do siebie w kierunku pionowym i dokola osi pionowej. Sposób wedlug wynalazku przeprowadza sie za pomoca lawinowej jonizacji danej atmosfery przy cisnieniu atmosferycznym, przy zastosowaniu zródla pradu stalego, przy czym przedmiot obrabiany laczy sie z dodatnim biegunem zródla pradu, a wzbudnik indukcyjny lub palnik pierscieniowy laczy sie z ujemnym biegunem zródla pradu.W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie atmosfery gazowe skladajace sie ze zwiazków organicznych takich jak dwumetyloazobenzen, amidyna, acetonitryl, szesciometylenoczteroamina, czy benzimidazol lub ich mieszaniny.Urzadzenie do jonowego azotowania metali i ich stopów, wedlug wynalazku, sklada sie ze wzbudnika indukcyjnego, wykonanego z rurki zaopatrzonej w otwory promieniowe, polaczonego z przewodem do doprowa¬ dzania atmosfery gazowej z dowolnego typu generatora, oraz z pierscienia otaczajacego przedmiot obrabiany, zaopatrzonego w otwory promieniowe i polaczonego z przewodem do doprowadzania czynnika chlodzacego.Odmiana urzadzenia wedlug wynalazku sklada sie z palnika pierscieniowego, zaopatrzonego w otwory2 87 885 promieniowe, polaczonego z przewódvm do doprowadzania atmosfery gazowej oraz z pierscienia zaopatrzonego w otwory promieniowe do doprowadzania czynnika chlodzacego. Przedmiot obrabiany osadzony jest obrotowe, a palnik lub wzbudnik przesuwnie w kierunku pionowym, lub tez palnik czy wzbudnik sa nieruchome, a przedmiot obrabiany jest zamocowany obrotowo i przesuwnie w kierunku pionowym.Rozwiazanie wedlug wynalazku polega na przyspieszaniu procesu dyfuzji azotu w wyniku zwiekszenia temperatury warstwy wierzchniej przedmiotu, spowodowanej wystepowaniem lawinowej jonizacji jonów azotu, zachodzacej pomiedzy obiabianym cieplno-chemicznie przedmiotem a palnikiem pierscieniowym lub wzbudni¬ kiem indukcyjnym zasilanym zdanego generatora. Wartosc napiecia jonizujacego dobiera sie w ten sposób, aby gaz znajdujacy sie w stanie zjonizowania pod wplywem pote elektrycznego i temperatury, doprowadzic do wystapienia lawinowej jonizacji. Jonizacja ta zachodzi pomiedzy elektrodami, kto** w procesie l&w inowego jonowego nasycania warstwy wierzchniej pierwiastkiem takim jak azot, stanowia nagrzewany obszar wsrstwy wierzchniej obrabianego przedmiotu oraz wzbudnik indukcyjny lub pierscieniowy palnik gazowy, Rozwiazanie wedlug wynalazku jest przedstawione przykladowo na rysunku, na którym fig. 1 pokazu}?: urzadzenie do jonowego azotowania, w widoku z boku, a fig, 2 — odmiane tego urzadzenia, równiez w widoku z boku. s Jeden z biegunów zródla pradu stalego 1 jest podlaczony do obrabianego przedmiotu 2, a drugi biegun do wzbudnika indukcyjnego 3 nagrzewajacego dany obszar warstwy wierzchniej przedmiotu 2. Wzbudnik indukcyj¬ ny 3 wykonany z rurki jest zaopatrzony w promieniowe otwory 4. Przewodem 5 do wzbudnika 3 doprowadzam* jest gaz, który w wyniku rozprezania chlodzi wzbudnik 3 i jednoczesnie wytwarza w podwyzszonej temperaturze jony azotu, które po lawinowym zjonizowaniu pod wplywem pola elektrycznego sa kierowane obszaru warstwy wierzchniej przedmiotu. Wzbudnik 3 jest zasilany z dowolnego typu generator* 8, Do chlodzenia utwardzonej warstwy sluzy pierscien 7, zaopatrzony w promieniowe otwory 8. Czynnik chlodzacy doprowadzany jest do pierscienia 7 przewodem 9.W odmianie urzadzenia wedlug wynalazku stosuje sie plomieniowe nagrzewani* obezaru dyfuzyjnego warstwy wierzchniej.. Jeden biegun zródla stalego napiecia 1 jest podlaczony do nagrzewanego przedmiotu 2, a drugi biegun do pierscieniowego palnika 3, zaopatrzonego w promieniowe otwory 4. Atmosfere gazowa doprowadza sie przewodem 5. Do chlodzeria utwardzonego obszaru warstwy wiefichniej fcluzy pierscien 8 z promieniowymi otworami 7, do którego doprowadzany jest przewodem 8 czynnik chlodzacy.Przyklad I/Przeprowadzono lawinowe jonowe azotowanie stempli stalowych o srednicy 120 mm i dlugosci 90 mm przy uzyciu palnika pierscieniowego przesuwajacego sie wzdluz osi przedmiotu z szybkoscia 3 mm/min, do którego podlaczono ujemny biegun zródla pradu stalego o napieciu 80 kV. Do palnika doprowadzono atmosfere skladajaca sie z 50% amidyny i 50%dwumetyloazobenz#nu. Do przedmiotu roajacsgo ruch obrotowy podlaczono dodatni biegun zródla pradu stalego. Po 30 minutach zakonczono proces lawinowe¬ go jonowego azotowania dyfuzyjnego. Uzyskano warstwe dyfuzyjna o grubosci 26ium i twardosci HV1 - 1300kG/mm2.Przyklad II. Przeprowadzono proces lawinowego jonowego azotowania stalowych frezów palcowych o srednicy 50 mm i dlugosci czesci skrawajacej 120 mm, przy uzyciu przekonstruowanego wzbudniki indukcyj¬ nego zasilanego z generatora typu PIS-50. Do wzbudnika indukcyjnego doprowadzono atmosfere skladajaca sie z 60% acetonitrylu, 25% szesciometylonoczteroaminy, 10% benzimktezolu i 5% amidyny podlaczajac ujemny biegun zródla pradu stalego o napieciu 0,75 kV do wzbudnika, natomiast dodatni. biegun do obrabianego przedmiotu. Szybkosc przesuwu wzbudnika wynosila 10 mm/min. Po 12 minutach zakonczono proces. Uzyska¬ no grubosci warstw dyfuzyjnych okolo 35/im o twardosci powierzchniowej HV1 « 1600kG/rnm2.Przedstawione na powyzszych przykladach efekty lawinowego jonowego azotowania stali sa pod wzgledem grubosci otrzymywanych warstw srednio 5-krotnie wieksze w tych samych warunkach obróbki ciepino-chemicz nej to jest przy zachowaniu tej samej sredniej temperatury nagrzewanego przedmiotu i przy tym samym czasie trwania procesu w porównaniu z konwencjonalnymi metodami obróbki cieplno-cllemicznej przeprowadza nej w proszkach, stopionych solach oraz w gazach jak równiez w procesach technologicznych obróbki cieplno-che- micznej przy zastosowaniu technologii prózni. Uzyskane twardosci sa srednio o 20 do 40% wieksze w porówna¬ niu z metodami konwencjonalnymi obróbki cieplno-chemlcznej, zas równomiernosc grubosci uzyskiwanych warstw dyfuzyjnych jest znacznie wieksza w porównaniu z wyzej wymienionymi metodami. Dodatkowa zaleta rozwiazania wedlug wynalazku jest prostota jego stosowania i mozliwosc przeprowadzania czesciowego utwar¬ dzania powierzchni danych przedmiotów na przyklad czopów walów, co przy uzyciu metod konwencjonalnych jest bardzo utrudnione lub wrecz niemozliwe, na przyklad przeprowadzenia obróbki ciepirKJ-chemicznej srodkowej czesci dlugiego walu. Ponadto do ^alet wynalazku nalezy zaliczyc moznosc latwej regulacji grubosci uzyskiwanych warstw dyfuzyjnych.87 885 3 PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób jonowego azotowania metali i ich stopów, znamienny tym, ze warstwe wierzchnia obrabianego przedmiotu nagrzewa sie indukcyjnie lub plomieniowo i jednoczesnie za pomoca wzbudnika indukcyjnego lub pierscieniowego palnika gazowego doprowadza sie atmosfere gazowa, która wytwarza w podwyzszonej temperaturze jony azotu, przy czym przedmiot obrabiany i wzbudnik lub palnik obwodowy przesuwaja sie w stosunku do siebie w kierunku pionowym i dokola osi pionowej.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przeprowadza sie go przy cisnieniu atmosferycz¬ nym i przy zastosowaniu zródla pradu stalego, przy czym wzbudnik indukcyjny lub palnik pierscieniowy laczy sie z ujemnym biegunem zródla pradu stalego, a obrabiany przedmiot laczy sie z dodatnim biegunem zródla pradu powodujac lawinowa jonizacje osrodka azotujacego.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie atmosfery gazowe skladajace sie ze zwitków organicznych takich jak dwu mety loazobenzen, amidyna, acetonitryl, szesciometylonoczteroamina, czy benzimidazol lub ich mieszaniny.
4. 4. Urzadzenie do jonowego azotowania metali i ich stopów, znamienne tym, ze sklada sie ze wzbudnika indukcyjnego (3), wykonanego z rurki zaopatrzonej w promieniowe otwory (4), polaczonego z przewodem (5) do doprowadzania atmosfery gazowej z dowolnego typu generatora (6), oraz z pierscienia (7), otaczajacego przedmiot (2), zaopatrzonego w promieniowe otwory (8) i polaczonego z przewodem (9) do doprowadzania czynnika chlodzacego.
5. 5. Urzadzenie do jonowego azotowania metali i ich stopów, znamienne tym, ze sklada sie z pierscieniowego palnika (3) zaopatrzonego w promieniowe otwory (4), polaczonego z przewodem (5) do doprowadzania atmosfery gazowej, oraz z pierscienia (6) zaopatrzonego w promieniowe otwory (7), polaczonego z przewodem (8) do doprowadzania czynnika chlodzacego.
6. 6. S. Urzadzenie wedlug zastrz. 4 lub 5, znamienne tym, ze przedmiot (2) jest osadzony obrotowo, a palnik lub wzbudnik przesuwnie w kierunku pionowym.
7. 7. Urzadzenie wedlug zastrz. 4 lub 5, znamienne tym, ze palnik lub wzbudnik zamocowane sa nieruchomo, a przedmiot (2) obrotowo i przesuwnie w kierunku pionowym.87885 EZDC3 FLa.1 ct5 La K*. CO %2 1 2 Prac. Polkjraf. UJ' PRL naklad m'H 18 Cenach zl PL