RU2142023C1

RU2142023C1 - Method of hardening of cylindrical metal articles

Info

Publication number: RU2142023C1
Application number: RU96100457A
Authority: RU
Inventors: Р.Г. Кирсанов; А.Л. Кривченко; А.Н. Бекренев; Д.В. Исаев; А.А. Кривченко
Original assignee: Самарский государственный технический университет
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 1999-11-27

Abstract

FIELD: hardening of cylindrical metal articles. SUBSTANCE: method includes treatment of metal articles by through of high-velocity jets of alloying element accelerated with the help of circular explosive linear charge located round treated part at distance of R which is found within relation of 0 ∠ R ∠ 0.414R₁, where R₁ is radius of treated part. Throwing is effected once from side surface of charge. EFFECT: time for treatment and simplified process. 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке стали при помощи концентрированных источников энергии, конкретнее - высокоскоростных струй легирующего элемента. Может быть использовано в машиностроении, в частности для увеличения срока службы деталей, имеющих цилиндрическую форму, колес железнодорожного транспорта, бегунов дробильных агрегатов и т.д. The invention relates to the processing of steel using concentrated energy sources, and more specifically, high-speed jets of an alloying element. It can be used in mechanical engineering, in particular, to increase the service life of parts having a cylindrical shape, railway wheels, crusher runners, etc.

Известны способы обработки стали, заключающиеся в бомбардировке деталей потоком частиц, разогнанных продуктами детонации заряда взрывчатого вещества. При этом наблюдается эффект сверхглубокого проникания частиц размерами 10-100 мкм на глубины порядка десятков мм, что превышает их диаметр в тысячи раз. Каналы, образующиеся при движении частиц в образцах, схлопываются и имеют вид нитевидных треков, состоящих из легирующего вещества и матрицы. Known methods of processing steel, consisting in the bombardment of parts by a stream of particles dispersed by the detonation products of the explosive charge. In this case, the effect of ultra-deep penetration of particles with sizes of 10-100 microns to depths of the order of tens of mm is observed, which exceeds their diameter by a thousand times. The channels formed by the movement of particles in the samples collapse and have the form of filiform tracks consisting of an alloying substance and a matrix.

За прототип изобретения принят способ обработки изделий, заключающийся в обработке стали при помощи концентрированных источников энергии. Способ включает закалку с 1100^oC, старение в течение 6-10 часов и локальную обработку.The prototype of the invention adopted the method of processing products, which consists in processing steel using concentrated energy sources. The method includes quenching from 1100 ^o C, aging for 6-10 hours and local processing.

К недостаткам этого способа следует отнести длительность и сложность технологического процесса. The disadvantages of this method include the duration and complexity of the process.

Сущность изобретения заключается в том, что воздействие высокоскоростными струями легирующего элемента осуществляют однократно с помощью ленточного заряда взрывчатого вещества кольцевой формы, расположенного вокруг обрабатываемой детали, метание струй порошка производят с боковой поверхности заряда и основное количество легирующего элемента располагается в зоне, испытывающей максимальные механические воздействия при эксплуатации, причем расстояние от детали до заряда BB должно находиться в пределах от 0 до 0,414 R₁, а радиус кольца заряда BB от R₁ до 1,414 R₁, так как при выходе из этих границ не наблюдают проникания легирующего элемента в материал детали. Глубина проработки высокоскоростными частицами для цилиндрической детали может быть рассчитана по формуле
H=R₁ - 0,707 R₂,
где R₁ - радиус детали; R₂ - радиус кольца заряда взрывчатого вещества.The essence of the invention lies in the fact that exposure to high-speed jets of the alloying element is carried out once using a tape charge of a ring explosive located around the workpiece, the jets of powder are thrown from the side surface of the charge and the main amount of the alloying element is located in the zone experiencing maximum mechanical stress during operation, and the distance from the part to the charge BB should be in the range from 0 to 0.414 R ₁ , and the radius of the ring beyond series BB from R ₁ to 1,414 R ₁ , since when you exit from these boundaries do not observe the penetration of the alloying element into the material of the part. The working depth of high-speed particles for a cylindrical part can be calculated by the formula
H = R ₁ - 0.707 R ₂ ,
where R ₁ is the radius of the part; R ₂ is the radius of the explosive charge ring.

Максимальная глубина проработки H = 0,293 R₁.The maximum working depth H = 0.293 R ₁ .

Геометрией расположения BB достигается повышение концентрации легирующего элемента вблизи обрабатываемой поверхности, а треки частиц пересекают друг друга. При этом достигается обработка всей поверхности цилиндрической заготовки, что приводит к равномерному упрочнению приповерхностного объема. Происходит уменьшение времени, затрачиваемого на обработку, значительное упрощение схемы процесса обработки, а следовательно, и удешевление. The geometry of the location of BB achieves an increase in the concentration of the alloying element near the surface to be treated, and the particle tracks intersect each other. In this case, processing of the entire surface of the cylindrical workpiece is achieved, which leads to uniform hardening of the surface volume. There is a reduction in the time spent on processing, a significant simplification of the processing process scheme, and therefore cheaper.

Пример: Заготовки из стали 3Х3М3Ф диаметром 220 мм и толщиной 60 мм упрочнялись по цилиндрической поверхности высокоскоростными струями карбида титана, разогнанными продуктами детонации с боковой поверхности заряда. После обработки не наблюдалось сколов и выкрашивания поверхностного слоя образцов. Из поверхностного слоя обработанной заготовки вырезались образцы, которые подвергались испытаниям на износостойкость. Полученные результаты приведены в таблице. Example: Billets made of 3X3M3F steel with a diameter of 220 mm and a thickness of 60 mm were strengthened on a cylindrical surface by high-speed jets of titanium carbide dispersed by detonation products from the side surface of the charge. After processing, no chips and chipping of the surface layer of the samples were observed. Samples were cut from the surface layer of the processed workpiece, which were tested for wear resistance. The results are shown in the table.

Claims

The method of hardening metal products of a cylindrical shape, including the action of concentrated energy sources, characterized in that the effect is carried out by throwing high-speed jets of the alloying element, dispersed with a tape charge of an explosive ring-shaped, located around the workpiece at a distance, R, which is within 0 <R <0.414 R ₁ , where R ₁ is the radius of the part, and throwing is performed once from the side surface of the charge.