RU2092580C1 - Method and device for plasma-thermal treatment of articles - Google Patents

Method and device for plasma-thermal treatment of articles Download PDF

Info

Publication number
RU2092580C1
RU2092580C1 RU96105478A RU96105478A RU2092580C1 RU 2092580 C1 RU2092580 C1 RU 2092580C1 RU 96105478 A RU96105478 A RU 96105478A RU 96105478 A RU96105478 A RU 96105478A RU 2092580 C1 RU2092580 C1 RU 2092580C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
product
electric arc
arc
cathode
Prior art date
Application number
RU96105478A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96105478A (en
Inventor
Алексей Михайлович Лыков
Владимир Геннадиевич Почепаев
Юрий Георгиевич Редькин
Original Assignee
Алексей Михайлович Лыков
Владимир Геннадиевич Почепаев
Юрий Георгиевич Редькин
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 Алексей Михайлович Лыков, Владимир Геннадиевич Почепаев, Юрий Георгиевич Редькин filed Critical Алексей Михайлович Лыков
Priority to RU96105478A priority Critical patent/RU2092580C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2092580C1 publication Critical patent/RU2092580C1/en
Publication of RU96105478A publication Critical patent/RU96105478A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: plasma treatment of metal articles. SUBSTANCE: this treatment is used for surface hardening of articles, primarily metal without formation of cracks, with achieving high hardness and improvement of other physico-mechanical properties. Thermal treatment is effected without direct action of electric arc upon surface of article. According to method, surface of article is heated by electric arc with current at level of 30-600 A, and it is fixed in close-to-cathode area, then it is reciprocally moved at amplitude equal to not over 250 mm in close-to-anode area above surface of article with variable field in direction which is perpendicular to advance movement of article relative to electric arc. Electric arc in close-to-anode area is subjected to action of permanent magnetic field. It is moved off article surface by at least 3.0 mm. Anode spot is located on anode, axis of cathode is directed at angle to treatment plane, hot gases from close-to-anode area are moved above article surface, linear speed of advance movement of article relative to electric arc is set as equal to 0.1-25.0 cm/s. Depending on configuration of article being treated, anode spot is positioned at distance of 1.0-25.0 mm from its surface. EFFECT: high efficiency. 1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к плазменной термообработке изделий, преимущественно металлических, при которой осуществляется поверхностная закалка без образования трещин с обеспечением высокой твердости и улучшением других физико-механических характеристик. The invention relates to plasma heat treatment of products, mainly metal, in which surface hardening is carried out without cracking, providing high hardness and improving other physical and mechanical characteristics.

Известно устройство плазменной обработки изделий, содержащее катод и перемещаемый анод, который выполнен в виде двух параллельно расположенных электрически связанных цилиндров, установленных с возможностью одновременного вращения вокруг своих осей в противоположные стороны, причем расстояние между ними не превышает токопроводящего диаметра дугового шнура. Устройство используют в высокотемпературных технологических процессах, например, плазмохимических и при плазменной обработке материалов [1]
К недостаткам указанного устройства следует отнести то, что он неудобен в эксплуатации, обладает низкой надежностью и снижает эффективность использования подводимой к плазмотрону электроэнергии.
A device for plasma processing of products is known, containing a cathode and a movable anode, which is made in the form of two parallel electrically connected cylinders mounted with the possibility of simultaneous rotation around their axes in opposite directions, and the distance between them does not exceed the conductive diameter of the arc cord. The device is used in high-temperature processes, for example, plasma-chemical and plasma processing of materials [1]
The disadvantages of this device include the fact that it is inconvenient in operation, has low reliability and reduces the efficiency of use of the electric power supplied to the plasmatron.

Известно устройство для высокотемпературной обработки поверхности материала, в котором осуществляется более эффективный перенос тепла к обрабатываемой поверхности изделия непосредственным воздействием электродуги на нее. Электродуга зажигается между катодом и находящимся над обрабатываемой поверхностью анодом, охлаждаемым водой, и горит в окружающей атмосфере, например, в воздухе, воздействуя непосредственно на изделие. Катод обдувается защитным газом, например, азотом. При обработке ряда изделий из диэлектрических материалов, например, при оплавлении керамики, образуется токопроводящая пленка расплава и электродугу специально направляют на изделие, прижимая ее к изделию, чтобы осуществить ее привязку к поверхности расплава с максимальным и эффективным его нагревом. В этом случае имеет место взаимодействие электродуги анодного пятна непосредственно с поверхностью изделия [2]
Недостатками указанного устройства и способа, в нем реализованного, является то, что в нем имеет место неравномерная подача тепловых потоков на изделие и соответственно происходит неравномерная обработка поверхности изделия по ширине вследствие больших градиентов температуры по радиусу плазменного шнура.
A device for high-temperature surface treatment of a material is known, in which a more efficient heat transfer to the workpiece surface of the product is carried out by direct action of an electric arc on it. An electric arc is ignited between the cathode and the anode, which is cooled by water, located above the surface to be treated, and burns in the surrounding atmosphere, for example, in air, acting directly on the product. The cathode is blown with a protective gas, for example, nitrogen. When processing a number of articles made of dielectric materials, for example, during the melting of ceramics, a conductive melt film is formed and the electric arc is specially directed to the product, pressing it to the product in order to bind it to the surface of the melt with its maximum and effective heating. In this case, there is an interaction of the anode spot electric arc directly with the surface of the product [2]
The disadvantages of this device and method, implemented in it, is that there is an uneven supply of heat fluxes to the product and, accordingly, uneven surface treatment of the product across the width occurs due to large temperature gradients along the radius of the plasma cord.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ плазменной термической обработки изделий и реализованное в нем устройство. The closest in technical essence and the achieved result is the method of plasma heat treatment of products and the device implemented in it.

Способ плазменной термической обработки изделий включает нагрев поверхности плазменной дугой, создаваемой анодом и катодом, направленной под углом к плоскости обработки, размещение анодного пятна на аноде и воздействие на электрическую дугу постоянным магнитным полем. The method of plasma heat treatment of products includes heating the surface with a plasma arc created by the anode and cathode directed at an angle to the processing plane, placing the anode spot on the anode and applying a constant magnetic field to the electric arc.

Устройство для плазменной термической обработки изделий содержит соединенные с источником питания катодный и анодный узлы и установленный между ними блок перемещения электрической дуги относительно поверхности изделия в виде постоянного магнита [3]
К недостаткам указанного способа плазменной термообработки изделий и устройства для его осуществления следует отнести то, что при их эксплуатации невозможно производить термообработку изделий, преимущественно металлических, без оплавления их поверхности вследствие непосредственного воздействия электродуги с металлом, что влечет за собой, как правило, последующую механическую обработку поверхности изделий, а также затрудняет возможность получения в закаленном поверхностном слое на глубину 1-2 мм структуру, состоящей из сорбита и мартенсита без образования трещин из-за интенсивного нагрева металлических изделий и интенсивного его охлаждения (закалки), а также плавного снижения температуры при остывании (отпуске).
A device for plasma heat treatment of products contains cathode and anode nodes connected to a power source and a unit for moving the electric arc relative to the surface of the product in the form of a permanent magnet mounted between them [3]
The disadvantages of this method of plasma heat treatment of products and devices for its implementation include the fact that during their operation it is impossible to heat treat products, mainly metal, without melting their surface due to direct exposure to electric arc with metal, which entails, as a rule, subsequent machining surface of the product, and also makes it difficult to obtain in the hardened surface layer to a depth of 1-2 mm a structure consisting of sorbitol and mar ensita without cracking due to the intense heating of metal products and intensive cooling (quenching) and a smooth decrease in temperature during cooling (leave).

В основу изобретения поставлена задача проведения качественного процесса термообработки без прямого взаимодействия электрической дуги с поверхностью изделия, преимущественно металлического, и получения требуемых структур приповерхностного слоя без трещин, а также улучшения других физико-механических свойств обрабатываемого изделия. The basis of the invention is the task of carrying out a high-quality heat treatment process without direct interaction of the electric arc with the surface of the product, mainly metal, and obtaining the required structures of the surface layer without cracks, as well as improving other physical and mechanical properties of the processed product.

Сущность изобретения состоит в способе плазменной термической обработки изделий и устройстве для его осуществления. The invention consists in a method of plasma heat treatment of products and a device for its implementation.

В способе плазменной термической обработки изделий, включающем нагрев поверхности изделий плазменной дугой, создаваемой анодом и катодом, направленной под углом к плоскости обработки, размещении анодного пятна на аноде и воздействие на электрическую дугу постоянным магнитным полем, осуществляют возвратно-поступательное перемещение дуги в направлении перпендикулярном поступательному перемещению изделия относительно дуги с амплитудой колебания не более 250 мм, воздействие постоянным магнитным полем ведут в прианодной области с обеспечением отжима дуги от поверхности изделия на расстоянии не менее 3,0 мм, анодное пятно размещают на аноде на расстоянии 1,0-25,0 мм от поверхности изделия, нагрев дугой осуществляют с одновременным отсосом газа из прианодной области, линейную скорость поступательного перемещения изделия относительно дуги выбирают равной 0,1-25,0 см/с, а ток плазменной дуги 50-600 А. In the method of plasma heat treatment of products, including heating the surface of the products with a plasma arc created by the anode and cathode directed at an angle to the processing plane, placing the anode spot on the anode and applying a constant magnetic field to the electric arc, the arc moves in a direction perpendicular to the translational the product is moved relative to the arc with an oscillation amplitude of not more than 250 mm, exposure to a constant magnetic field is carried out in the anode region with by pressing the arc from the surface of the product at a distance of not less than 3.0 mm, the anode spot is placed on the anode at a distance of 1.0-25.0 mm from the surface of the product, the arc is heated with simultaneous suction of gas from the anode region, the linear speed of the translational movement of the product relative to the arc, they are chosen equal to 0.1-25.0 cm / s, and the current of the plasma arc is 50-600 A.

Устройство для плазменной термической обработки изделий, содержащее соединенные с источником питания катодный и анодный узлы и установленный между ними блок перемещения электрической дуги относительно поверхности изделия в виде постоянного магнита, снабжено блоком электромагнитной развертки в виде соленоида переменного тока различной частоты и формы и размещенным перед анодным узлом вентилятором для отсоса газа из прианодной области, установленным в кожухе, и рамой, на которой закреплены с возможностью регулирования их по высоте относительно поверхности изделия блок электромагнитной развертки, катодный и анодный узлы и кожух, катодный узел установлен под углом к поверхности изделия равным ±80o и выполнен в виде корпуса с соплом и центральным стержневым электродом, а анодный узел выполнен в виде вращающегося относительно своей оси охлаждаемого цилиндра из токопроводящего материала, при этом блок перемещения электрической дуги имеет возможность вертикального и углового регулирования относительно поверхности изделия.A device for plasma heat treatment of products containing a cathode and anode nodes connected to a power source and an electric arc displacement unit relative to the surface of the product in the form of a permanent magnet mounted between them is equipped with an electromagnetic sweep in the form of an alternating current solenoid of various frequencies and shapes and placed in front of the anode node a fan for suctioning gas from the anode region, mounted in the casing, and a frame on which are mounted with the possibility of adjusting them in height from relative to the surface of the product, the electromagnetic scanning unit, the cathode and anode nodes and the casing, the cathode node is installed at an angle to the surface of the product equal to ± 80 o and is made in the form of a housing with a nozzle and a central rod electrode, and the anode node is made in the form of a cooled cylinder rotating relative to its axis of conductive material, while the electric arc displacement unit has the possibility of vertical and angular regulation relative to the surface of the product.

Представленная выше совокупность существенных признаков направлена на достижение технического результата и находится в причинно-следственной связи с ним, т.к. позволяет:
проводить качественно процесс термообработки без прямого взаимодействия электрической дуги с поверхностью изделия, преимущественно металлического;
подучить требуемую структуру приповерхностного слоя без трещин;
повысить физико-механические свойства материала изделия.
The set of essential features presented above is aimed at achieving a technical result and is in a causal relationship with it, because allows you to:
to conduct a quality heat treatment process without direct interaction of the electric arc with the surface of the product, mainly metal;
to obtain the required structure of the surface layer without cracks;
to increase the physical and mechanical properties of the product material.

Кроме того, изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано при термообработке изделий, преимущественно металлических, при которой осуществляется поверхностная закалка без образования трещин и улучшаются другие физико-механические характеристики. In addition, the invention is industrially applicable, as it can be used in the heat treatment of products, mainly metal, in which surface hardening is carried out without cracking and other physical and mechanical characteristics are improved.

Таким образом, можно сделать вывод, что предложенное техническое решение соответствует условиям патентоспособности изобретения. Thus, we can conclude that the proposed technical solution meets the conditions of patentability of the invention.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для плазменной термообработки изделий; на фиг. 2 вид по стрелке "А" на фиг. 1; на фиг. 3 схема плазменной термообработки вогнутой поверхности изделия; на фиг. 4 схема плазменной термообработки выпуклой поверхности изделия. In FIG. 1 shows a General view of a device for plasma heat treatment of products; in FIG. 2 is a view along arrow “A” in FIG. one; in FIG. 3 diagram of the plasma heat treatment of the concave surface of the product; in FIG. 4 diagram of the plasma heat treatment of the convex surface of the product.

Способ плазменной термообработки изделий (преимущественно металлических) с различной конфигурацией обрабатываемых поверхностей, включая плоские, вогнутые и выпуклые (см, фиг. 1, 2, 3 и 4) поверхности, осуществляют следующим образом. The method of plasma heat treatment of products (mainly metal) with various configurations of the machined surfaces, including flat, concave and convex (see, Fig. 1, 2, 3 and 4) surfaces, is as follows.

Нагрев изделий производят за счет конвективного и лучистого потоков тепла в электрической дуге прианодной области плазмотрона с фиксированием ее в прикатодной области и возвратно-поступательным перемещением ее в прианодной области над поверхностью изделия переменным магнитным полем в направлении, перпендикулярном поступательному перемещению металлической поверхности относительно электрической дуги. Для уменьшения удельных тепловых потоков тепла в металл анодное пятно располагают на аноде, а электрическую дугу в прианодной области отжимают постоянным магнитным полем от поверхности, что предотвращает резкий нагрев и интенсивную закалку приповерхностного слоя изделия, а также обеспечивает его плавное остывание. Ось катода направляют под углом α к плоскости обработки, под которой понимают плоскость, перпендикулярную к линии, соединяющей наружную поверхность анода и поверхность обрабатываемого изделия по кратчайшему расстоянию h (см. фиг. 1, 3 и 4). Угол a может иметь как положительные, так и отрицательные значения, а также проходить через ноль. Причем нулевой угол a относительно плоскости обработки возникает в том случае, когда ось катода находится в плоскости обработки. Ток электрической дуги поддерживают на уровне 50 600 А, так как при снижении величины электрического тока до величины, меньшей 50 А нарушается стабильность горения электрической дуги, а увеличение электрического тока более, чем до 600 А приводит к быстрому износу электродов (анода и катода). Линейную скорость поступательного перемещения поверхности изделия относительно электрической дуги задают равной 0,1 25,0 см/с. При скорости перемещения металлического изделия менее 0,1 см/с наблюдается оплавление его поверхности, а при скоростях более 25,0 см/с образуется слишком тонкий слой термообработки (менее 0,1 мм). Амплитуду возвратно-поступательного перемещения и электрической дуги принимают равной не более, чем 250 мм, ее величина определяется конструкцией плазмотрона, а также фазовым составом обрабатываемой поверхности изделия, который должен состоять из сорбита и мартенсита. В зависимости от формы обрабатываемой поверхности и требуемой глубины термообработки анодное пятно располагают на аноде на расстоянии 1,0 25,0 мм от поверхности металла. При расположении анодного пятна на расстоянии менее 1,0 мм от поверхности обработки происходит его "привязка" к металлической поверхности, что приводит к ее оплавлению. При расположении анодного пятна расстоянии, большем 25 мм значительно снижается удельный тепловой поток в изделии, а соответственно и производительность термообработки, Электрическую дугу отжимают от поверхности изделия не менее, чем на 3,0 мм. При приближении электрической дуги на расстоянии менее 3,0 мм, она привязывается к поверхности обработки, оплавляя ее. При удалении электрической дуги от поверхности обработки происходит снижение производительности термообработки. The products are heated due to convective and radiant heat fluxes in the electric arc of the anode region of the plasma torch with its fixation in the near-cathode region and its reciprocating movement over the surface of the article with an alternating magnetic field in the direction perpendicular to the translational movement of the metal surface relative to the electric arc. To reduce the specific heat fluxes of heat into the metal, the anode spot is placed on the anode, and the electric arc in the anode region is squeezed by a constant magnetic field from the surface, which prevents sharp heating and intense hardening of the surface layer of the product, and also ensures its smooth cooling. The axis of the cathode is directed at an angle α to the processing plane, which means a plane perpendicular to the line connecting the outer surface of the anode and the surface of the workpiece for the shortest distance h (see Figs. 1, 3 and 4). The angle a can have both positive and negative values, as well as go through zero. Moreover, a zero angle a relative to the processing plane occurs when the cathode axis is in the processing plane. The current of the electric arc is maintained at 50 600 A, since when the electric current is reduced to a value less than 50 A, the stability of burning of the electric arc is violated, and an increase in the electric current to more than 600 A leads to rapid wear of the electrodes (anode and cathode). The linear speed of the translational movement of the surface of the product relative to the electric arc is set equal to 0.1 25.0 cm / s At a speed of movement of a metal product of less than 0.1 cm / s, melting of its surface is observed, and at speeds of more than 25.0 cm / s, a too thin layer of heat treatment is formed (less than 0.1 mm). The amplitude of the reciprocating movement and the electric arc is taken equal to no more than 250 mm, its value is determined by the design of the plasma torch, as well as the phase composition of the treated surface of the product, which should consist of sorbitol and martensite. Depending on the shape of the surface to be treated and the required depth of heat treatment, the anode spot is placed on the anode at a distance of 1.0 25.0 mm from the metal surface. When the anode spot is located at a distance of less than 1.0 mm from the processing surface, it is “attached” to the metal surface, which leads to its fusion. When the location of the anode spot is a distance greater than 25 mm, the specific heat flux in the product is significantly reduced, and, accordingly, the heat treatment performance, the electric arc is squeezed from the surface of the product by at least 3.0 mm. When approaching the electric arc at a distance of less than 3.0 mm, it is tied to the processing surface, melting it. When the electric arc is removed from the processing surface, the heat treatment productivity decreases.

Способ плазменной термообработки изделий реализован в устройстве для плазменной термообработки изделий. The method of plasma heat treatment of products is implemented in a device for plasma heat treatment of products.

Устройство для плазменной термообработки изделий, преимущественно металлических, состоит (см. фиг. 1 и 2) из кожуха 1 с вентилятором 2, анодного узла 3, выполненного в виде вращающегося относительно собственной оси охлаждаемого цилиндра из токопроводящего материала, блока отжима 4 электрической дуги от поверхности обрабатываемого металлического изделия 5, выполненного в виде постоянного магнита, блока электромагнитной развертки 6, выполненного в виде соленоида, запитываемого переменным током различной частоты и формы, водоохлаждаемого катодного узла 7, состоящего из центрального стержневого катода 8, сопла 9 и корпуса-изолятора 10, рамы 11, направляющих 12, стоек 13, на которых смонтированы анодный узел 3, блок отжима 4 электрической дуги от поверхности обрабатываемого металлического изделия 5, блок электромагнитной развертки 6 и катодный узел 7, шарнирных соединений 14, привода 15, роликов 16, источника питания 17 и электродвигателе 18 для вращения анодного узла 3. A device for plasma heat treatment of products, mainly metal, consists (see Fig. 1 and 2) of a casing 1 with a fan 2, an anode assembly 3, made in the form of a cooled cylinder rotating from its own axis from a conductive material, an electric arc extraction unit 4 from the surface processed metal product 5, made in the form of a permanent magnet, an electromagnetic sweep unit 6, made in the form of a solenoid, powered by alternating current of various frequencies and shapes, water-cooled cat one node 7, consisting of a central rod cathode 8, nozzle 9 and insulator body 10, frame 11, guides 12, racks 13 on which the anode assembly 3 is mounted, the electric arc extraction unit 4 from the surface of the metal product being machined 5, an electromagnetic scan unit 6 and cathode assembly 7, articulated joints 14, drive 15, rollers 16, power source 17 and electric motor 18 for rotating the anode assembly 3.

Устройство для плазменной термообработки изделий, преимущественно металлических, работает следующим образом. A device for plasma heat treatment of products, mainly metal, works as follows.

В пусконаладочном режиме с помощью направляющих 12, шарниров 14 и стоек 13 производят пространственную ориентацию относительно рамы 11 и обрабатываемой поверхности металлического изделия 5 анодного узла 3, катодного узда 7, блока электромагнитной развертки 6, блока отжима 4 электрической дуги от обрабатываемой поверхности металлического изделия 5, а также кожуха 1 с вентилятором 2. В зависимости от формы обрабатываемого металлического изделия 5 в процессе пространственной ориентации устройства угол установки катодного узла 7 относительно плоскости обработки варьируют в пределах, равных a ±80o. Затем подают воду на охлаждение анодного узла 3 и катодного узла 7, а также подают рабочий газ (аргон, азот или воздух) в катодный узел 7. С помощью высоковольтного разряда осуществляют пробой между центральным стержневым катодом 8 и соплом 9, выдувают электрическую дугу на анодный узел 3, устанавливают ток электрической дуги в пределах 50 600 А. Включают блок отжима 4 электрической дуги от поверхности обрабатываемого электрического изделия 5 и, в зависимости от формы обрабатываемой поверхности, анодное пятно на аноде 3 располагают на расстоянии 1,0 5,0 мм от поверхности изделия 5, а электрическую дугу отжимают от поверхности изделия 5 не менее, чем на 3,0 мм. Затем запускают блок электромагнитной развертки 6, который обеспечивает возвратно-поступательное движение прианодной области электрической дуги под воздействием переменного магнитного поля, создаваемого соленоидом (на чертеже не показан), запитываемым напряжением различной частоты и формы. Путем изменения величины напряжения обеспечивают требуемую амплитуду возвратно-поступательных перемещений, но не более, чем 250 мм. Для перемещения горячих газов из прианодной области над поверхностью металлического изделия 5 одновременно включают вентилятор 2 и используют кожух 1, а также привод 15 для перемещения металлического изделия 5 со скоростью V, равной 0,1 25,0 см/с, в зависимости от требуемой глубины термообработки поверхностного слоя. Пуско-наладочные работы проводят каждый раз для конкретных термообрабатываемых поверхностей металлических изделий 5 (плоские, вогнутые или выпуклые). Углы установки a катодного узла относительно плоскости обработки для разных форм и размеров термообрабатываемых поверхностей будут разными.In the commissioning mode, using guides 12, hinges 14 and racks 13, they perform spatial orientation with respect to the frame 11 and the machined surface of the metal product 5 of the anode assembly 3, the cathode bridle 7, the electromagnetic scan unit 6, the spin unit 4 of the electric arc from the machined surface of the metal product 5, as well as a casing 1 with a fan 2. Depending on the shape of the metal product being processed 5, during the spatial orientation of the device, the installation angle of the cathode assembly 7 is relatively flat treatment of bone vary within equal a ± 80 o. Then water is supplied to cool the anode assembly 3 and the cathode assembly 7, and the working gas (argon, nitrogen or air) is also supplied to the cathode assembly 7. Using a high-voltage discharge, a breakdown is carried out between the central rod cathode 8 and the nozzle 9, and an electric arc is blown to the anode node 3, set the current of the electric arc within 50 600 A. Turn on the spin block 4 of the electric arc from the surface of the processed electrical product 5 and, depending on the shape of the processed surface, the anode spot on the anode 3 is placed at a distance of 1, 0 5.0 mm from the surface of the product 5, and the electric arc is pressed from the surface of the product 5 by at least 3.0 mm. Then, an electromagnetic scan unit 6 is launched, which provides reciprocating motion of the anode region of the electric arc under the influence of an alternating magnetic field created by a solenoid (not shown in the drawing) powered by voltage of various frequencies and shapes. By varying the magnitude of the voltage, the required amplitude of the reciprocating movements is provided, but not more than 250 mm. To move hot gases from the anode region above the surface of the metal product 5, simultaneously turn on the fan 2 and use the casing 1, as well as the drive 15 to move the metal product 5 with a speed V equal to 0.1 25.0 cm / s, depending on the required depth heat treatment of the surface layer. Commissioning work is carried out each time for specific heat-treatable surfaces of metal products 5 (flat, concave or convex). The installation angles a of the cathode assembly relative to the processing plane for different shapes and sizes of heat-treated surfaces will be different.

Режим термообработки поверхностей металлических изделий 5 включает поверхностную закалку и воздушное охлаждение. Поверхностную закалку металлических изделий 5 осуществляют по выбранным конкретным параметрам, определенным при пусконаладочных работах. The heat treatment mode of the surfaces of metal products 5 includes surface hardening and air cooling. Surface hardening of metal products 5 is carried out according to the selected specific parameters determined during commissioning.

Применение предлагаемого способа плазменной термообработки материалов и устройства для его осуществления позволит в 2-3 раза повысить твердость поверхности закаленного слоя, например углеродистых сталей и обеспечить требуемую глубину поверхностной закалки в зависимости от условий эксплуатации изделия. The application of the proposed method of plasma heat treatment of materials and a device for its implementation will allow to increase the surface hardness by a factor of 2–3, for example, carbon steels and to provide the required depth of surface hardening, depending on the operating conditions of the product.

Claims (2)

1. Способ плазменной термической обработки изделий, включающий нагрев поверхности плазменной дугой, создаваемой анодом и катодом, направленной под углом к плоскости обработки, размещение анодного пятна на аноде и воздействие на электрическую дугу постоянным магнитным полем, отличающийся тем, что осуществляют возвратно-поступательное перемещение дуги в направлении, перпендикулярном поступательному перемещению изделия относительно дуги с амплитудой колебания не более 250 мм, воздействие постоянным магнитным полем ведут в прианодной области с обеспечением отжима дуги от поверхности на расстоянии не менее 3 мм, анодное пятно размещают на аноде на расстоянии 1 - 25 мм от поверхности изделия, нагрев дугой осуществляют с одновременным отсосом газа из прианодной области, линейную скорость поступательного перемещения изделия относительно дуги задают 0,1-25,0 см/с, а ток плазменной дуги поддерживают на уровне 50-600 А. 1. The method of plasma heat treatment of products, including heating the surface with a plasma arc created by the anode and cathode, directed at an angle to the processing plane, placing the anode spot on the anode and exposing the electric arc to a constant magnetic field, characterized in that the arc moves back and forth in the direction perpendicular to the translational movement of the product relative to the arc with an oscillation amplitude of not more than 250 mm, exposure to a constant magnetic field is carried out in the anode region Parts with ensuring the extraction of the arc from the surface at a distance of at least 3 mm, the anode spot is placed on the anode at a distance of 1 - 25 mm from the surface of the product, the arc is heated with simultaneous suction of gas from the anode region, the linear speed of the translational movement of the product relative to the arc is set to 0, 1-25.0 cm / s, and the plasma arc current is maintained at 50-600 A. 2. Устройство для плазменной термической обработки изделий, содержащее соединенные с источником питания катодный и анодный узлы и установленный между ними блок перемещения электрической дуги относительно поверхности изделия в виде постоянного магнита, отличающееся тем, что оно снабжено блоком электромагнитной развертки в виде соленоида переменного тока различной частоты и формы и размещенным перед анодным узлом вентилятором для отсоса газа из прианодной области, установленным в кожухе, и рамой, на которой закреплены с возможностью регулирования по высоте относительно поверхности изделия блок электромагнитной развертки, катодный и анодный узлы и кожух, катодный узел установлен под углом к поверхности изделия, равным ± 80o, и выполнен в виде корпуса с соплом и центральным стержневым электродом, а анодный узел выполнен в виде вращающегося относительно своей оси охлаждаемого цилиндра из токопроводящего материала, при этом блок перемещения электрической дуги имеет возможность вертикального и углового регулирования относительно поверхности изделия.2. A device for plasma heat treatment of products, containing cathode and anode nodes connected to a power source and a block for moving the electric arc relative to the surface of the product in the form of a permanent magnet installed between them, characterized in that it is equipped with an electromagnetic scanner in the form of an alternating current solenoid of various frequencies and a shape and a fan located in front of the anode assembly for suctioning gas from the anode region, mounted in the casing, and a frame on which it can be fixed walking along the height relative to the surface of the product, the electromagnetic scanning unit, the cathode and anode nodes and the casing, the cathode node is installed at an angle to the surface of the product equal to ± 80 o , and is made in the form of a housing with a nozzle and a central rod electrode, and the anode node is made in the form of a rotating relative to its axis of the cooled cylinder of conductive material, while the block moving the electric arc has the possibility of vertical and angular regulation relative to the surface of the product.
RU96105478A 1996-03-29 1996-03-29 Method and device for plasma-thermal treatment of articles RU2092580C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96105478A RU2092580C1 (en) 1996-03-29 1996-03-29 Method and device for plasma-thermal treatment of articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96105478A RU2092580C1 (en) 1996-03-29 1996-03-29 Method and device for plasma-thermal treatment of articles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2092580C1 true RU2092580C1 (en) 1997-10-10
RU96105478A RU96105478A (en) 1997-10-27

Family

ID=20178334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96105478A RU2092580C1 (en) 1996-03-29 1996-03-29 Method and device for plasma-thermal treatment of articles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2092580C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999022033A1 (en) * 1997-10-27 1999-05-06 Topas Ltd. Process of surface hardening and device for its realization

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. SU, авторское свидетельство, 974613, кл. H 05 B 7/18, 1978. 2. US, патент, 3584184, кл. B 23 K 9/00, 1968. 3. SU, авторское свидетельство, 1539215, кл. C 21 D 1/09, 1990. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999022033A1 (en) * 1997-10-27 1999-05-06 Topas Ltd. Process of surface hardening and device for its realization

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3944778A (en) Electrode assembly of plasmatron
RU2092580C1 (en) Method and device for plasma-thermal treatment of articles
RU2121514C1 (en) Method for plasma thermal processing of articles and device which implements said method
JPS57177926A (en) Method and device for hardening of sliding surface of cam
US2449917A (en) Surface treatment of metal
JPS63159445A (en) Corona discharge treatment apparatus
JP2001510509A (en) Method of hardening a camshaft and linear inductor for performing the method
JPS5852773B2 (en) Arc cutting method
SU1199807A1 (en) Method of surface treatment of current-conducting materials
US4439657A (en) Apparatus for high temperature treatment of rectilinear-generatrix surfaces of nonconductive products
SU974613A1 (en) Plasma oscillator
US4301352A (en) Device for surface fusion treatment of artificial stone products
CN209010559U (en) Laser heat treatment equipment
SU847533A1 (en) Blasmotron for treatment of electroconducting materils
CN1129351C (en) Method and apparatus for heating metal parts by magneto-controlling arc plasma
RU97116304A (en) METHOD OF PLASMA THERMAL PROCESSING OF PRODUCTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
SU1539215A1 (en) Method of thermal treatment of metal articles
SU880768A1 (en) Apparatus for high-thermal treating of surface of dielectrical materials
RU2735698C1 (en) Method of electroarc hardening of steel products
RU2536854C2 (en) Steel articles surface hardening
RU2163424C1 (en) Device for dynamic plasma treatment of articles
RU2068027C1 (en) Apparatus for steel pieces surface hardening
US5762730A (en) Method for machining steel edges for skis and the like
RU96105478A (en) METHOD OF PLASMA HEAT TREATMENT OF MATERIALS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU74922U1 (en) DEVICE FOR ELECTRIC ARC Hardening