RU2431684C1 - Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys - Google Patents

Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2431684C1
RU2431684C1 RU2010119123/02A RU2010119123A RU2431684C1 RU 2431684 C1 RU2431684 C1 RU 2431684C1 RU 2010119123/02 A RU2010119123/02 A RU 2010119123/02A RU 2010119123 A RU2010119123 A RU 2010119123A RU 2431684 C1 RU2431684 C1 RU 2431684C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
hardening
arc
angle
item
Prior art date
Application number
RU2010119123/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Нематулла Машрабов (RU)
Нематулла Машрабов
Егор Юрьевич Гуринец (RU)
Егор Юрьевич Гуринец
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия"
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 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия"
Priority to RU2010119123/02A priority Critical patent/RU2431684C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2431684C1 publication Critical patent/RU2431684C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: surface of cylinder items of hardenable alloys is hardened with electric arc generated between non-consumable electrode and surface of item at relative transfer of arc and item. Also, the electrode is set at angle 160180 to vector of linear velocity of arc spot transfer at distance of 0.10.5 of electric arc length from surface of an item and is transferred at velocity 5005500 mm/s. An end of non-consumable electrode is shaped as a cone with acute angle rounded at vertex. Angle of cone is equal to 3040, while rounded radius is equal to 0.30.5 of electrode diameter. A conic section of the electrode is set parallel to vector of item velocity matching vertices of the conic sections of the electrode with a general point of item circumference and a straight line determined with vector of linear velocity of an item. There is established a hardening step equal to width of arc spot at hardening without cooling, and less, than width of arc spot at hardening with forced cooling. Hardening is carried out under a protective jacket. ^ EFFECT: manufacture of uniform hardened layer along thickness both in cross and lengthwise sections of shaft. ^ 3 cl, 1 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления и ремонта деталей машин, а именно к способам поверхностного упрочнения цилиндрических деталей, изготовленных из упрочняющихся сплавов, и может быть использовано для упрочнения шеек валов, внутренних и наружных поверхностей цилиндров.The invention relates to a technology for the manufacture and repair of machine parts, and in particular to methods of surface hardening of cylindrical parts made of hardened alloys, and can be used to harden the necks of the shafts, the inner and outer surfaces of the cylinders.

Известен способ упрочнения детали за счет тепла плазменной дуги (заявка Японии №57-2244, Способ упрочнения низкоуглеродистой стали плазменно-дуговой закалкой), горящей между инертным электродом и деталью, при этом дуга перемещается относительно нагреваемой поверхности.A known method of hardening a part due to the heat of a plasma arc (Japanese application No. 57-2244, Method of hardening low carbon steel by plasma-arc hardening) burning between an inert electrode and the part, the arc moves relative to the heated surface.

В этом способе упрочнению подвергаются детали из низкоуглеродистой стали плазменной дугой, за счет тепла плазменной дуги образуется ванна расплавленного металла, которая перемещается, оплавляя поверхность детали.In this method, parts of low-carbon steel are hardened by a plasma arc, due to the heat of the plasma arc, a molten metal bath is formed, which moves, melting the surface of the part.

Недостатками способа являются: значительный нагрев детали из-за большого тепловвода, необходимого для поддержания металла ванны в жидком состоянии; невозможность удержания расплавленного металла на поверхности детали (при высоких скоростях); невысокая производительность процесса вследствие малых относительных скоростей перемещения плазменной дуги; необходимость последующей механической обработки; ограниченные возможности при упрочнении внутренних поверхностей.The disadvantages of the method are: significant heating of the part due to the large heat sink necessary to maintain the bath metal in a liquid state; the impossibility of retaining molten metal on the surface of the part (at high speeds); low productivity of the process due to the small relative speeds of movement of the plasma arc; the need for subsequent machining; limited opportunities for hardening of internal surfaces.

Известен способ упрочнения поверхности деталей повторным расплавлением (заявка Японии №57-6494, Способ упрочнения поверхности повторным расплавлением), позволяющий использовать более простую конструкцию электродержателя.A known method of hardening the surface of parts by re-melting (Japanese application No. 57-6494, Method of hardening the surface by re-melting), allowing the use of a simpler design of the electrode holder.

Однако по величине тепловвода в деталь и производительности способ имеет те же недостатки, которые были отмечены в заявке №57-6494. Кроме того, при упрочнении широких шеек используется перемещение дуги вдоль оси детали с большим шагом, что приводит к снижению качества, а именно к неравномерному упрочнению как по глубине, так и по длине вала, имеющей повышенную волнообразную форму упрочнения.However, in terms of heat input to the part and productivity, the method has the same disadvantages that were noted in application No. 57-6494. In addition, when hardening wide necks, the movement of the arc along the axis of the part with a large step is used, which leads to a decrease in quality, namely to uneven hardening both in depth and in the length of the shaft, which has an increased wavy shape of hardening.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ упрочнения поверхности деталей из закаливающихся сплавов электрической дугой (а.с. №1289078, 7МПК C21D 1/09), включающий нагрев электрической дугой, зажигаемой между нерасходуемым электродом и поверхностью детали, при относительном перемещении дуги и детали, при котором электрод устанавливают под углом 160…180° к вектору скорости перемещения активного пятна дуги на расстоянии от поверхности детали 0,1…0,5 длины электрической дуги и перемещают со скоростью 500…5500 мм/с.The closest in technical essence to the claimed invention is a method of hardening the surface of parts from quenched alloys by an electric arc (a.s. No. 1289078, 7MPK C21D 1/09), including heating by an electric arc ignited between a non-consumable electrode and the surface of the part, with relative movement of the arc and parts in which the electrode is installed at an angle of 160 ... 180 ° to the velocity vector of the active spot of the arc at a distance from the surface of the part 0.1 ... 0.5 of the length of the electric arc and is moved at a speed of 500 ... 5500 mm /from.

Основными недостатками способа являются: ограниченная стабильность процесса, повышенный расход электрода и, как следствие, ухудшение показателей поверхностного упрочнения.The main disadvantages of the method are: limited process stability, increased electrode consumption and, as a consequence, the deterioration of surface hardening.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение стабильности процесса и качества упрочнения.The technical result of the present invention is to increase the stability of the process and the quality of hardening.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в заявляемом способе упрочнения цилиндрических деталей из закаливающихся сплавов, включающем нагрев электрической дугой, зажигаемой между нерасходуемым электродом и поверхностью детали, при относительном перемещении дуги и детали, в котором электрод устанавливают под углом 160…180° к вектору линейной скорости перемещения активного пятна дуги на расстоянии от поверхности детали 0,1…0,5 длины электрической дуги и перемещают со скоростью 500…5500 мм/с, в отличие прототипа торцу электрода придают форму конуса с острым углом и закруглением на вершине этого угла, при этом угол конуса составляет 30°…40°, а радиус закругления - 0,3…0,5 диаметра электрода, коническую часть электрода устанавливают параллельно вектору линейной скорости детали, совмещая вершины конической части электрода с общей точкой окружности детали и прямой, определяемой вектором линейной скорости детали, устанавливают шаг упрочнения: при упрочнении без охлаждения шаг упрочнения устанавливают равным ширине активного пятна дуги, с принудительным охлаждением - менее ширины активного пятна дуги, упрочнение проводят в защитном кожухе.The claimed technical result is achieved by the fact that in the claimed method of hardening of cylindrical parts from quenched alloys, including heating by an electric arc ignited between a non-consumable electrode and the surface of the part, with relative movement of the arc and the part in which the electrode is installed at an angle of 160 ... 180 ° to the linear vector the speed of movement of the active spot of the arc at a distance from the surface of the part is 0.1 ... 0.5 of the length of the electric arc and is moved at a speed of 500 ... 5500 mm / s, in contrast to the prototype of the end face of the electrode they create a cone shape with an acute angle and rounding at the top of this angle, while the cone angle is 30 ° ... 40 °, and the radius of curvature is 0.3 ... 0.5 of the diameter of the electrode, the conical part of the electrode is set parallel to the linear velocity vector of the part, combining the vertices the conical part of the electrode with a common point of the circumference of the part and the straight line determined by the linear velocity vector of the part, set the hardening step: when hardening without cooling, the hardening step is set equal to the width of the active spot of the arc, with forced cooling - m Less than the width of the active spot of the arc, hardening is carried out in a protective casing.

Придание торцу электрода формы конуса с острым углом позволяет сосредоточить тепловое воздействие дуги на поверхности детали, тем самым увеличивая стабильность процесса. Верхний предел угла конуса, равный 40°, продиктован сущностью процесса, т.е. расположением электрода под тупым углом 160…180°. Нижняя граница угла конуса 30° и пределы закругления установлены экспериментально, при угле менее 30°, а также при радиусе закругления вершины угла менее 0,3 диаметра электрода неплавящийся электрод более подвержен тепловому воздействию, т.е. более интенсивному расходу электрода, что ведет к нестабильности процесса. При радиусе закругления вершины угла более 0,5 диаметра электрода уменьшается коническая часть электрода, при этом тепловое воздействие дуги на поверхность детали будет более рассредоточенным, что приведет к ухудшению параметров упрочнения. Таким образом, при заявляемых параметрах рабочая зона электрода подвержена меньшему тепловому воздействию, соответственно, меньшему расходу электрода и обеспечивает проведение упрочнения в стабильных режимах с сохранением параметров упрочнения.Giving a cone shape with an acute angle to the end of the electrode allows you to focus the thermal effect of the arc on the surface of the part, thereby increasing the stability of the process. The upper limit of the angle of the cone, equal to 40 °, is dictated by the essence of the process, i.e. the location of the electrode at an obtuse angle of 160 ... 180 °. The lower boundary of the cone angle of 30 ° and the limits of curvature are established experimentally, at an angle of less than 30 °, as well as with a radius of curvature of the top of the angle less than 0.3 of the diameter of the electrode, the non-consumable electrode is more susceptible to heat, i.e. more intensive consumption of the electrode, which leads to instability of the process. When the radius of the corner tip is more than 0.5 of the diameter of the electrode, the conical part of the electrode decreases, and the thermal effect of the arc on the surface of the part will be more dispersed, which will lead to a deterioration in the hardening parameters. Thus, with the claimed parameters, the working zone of the electrode is subject to less heat, respectively, lower consumption of the electrode and provides hardening in stable conditions while maintaining the hardening parameters.

Установка конической части электрода параллельно вектору линейной скорости детали с совмещением вершины конической части электрода с общей точкой окружности детали и прямой, определяемой вектором линейной скорости детали, позволяет более точно установить зазор между электродом и деталью и совместно с предыдущим признаком сосредоточить тепловое воздействие дуги на поверхности детали, таким образом обеспечивается стабильность температурного режима электрода, стабильных режимов при сохранении качественных показателей упрочнения. Смещение электрода в обратном направлении линейной скорости увеличивает вышеназванный зазор, что усиливает тепловое воздействие на носовую часть и ведет к увеличению расхода электрода, а смещение по направлению линейной скорости рассредоточивает тепловой поток.Setting the conical part of the electrode parallel to the linear velocity vector of the part, combining the top of the conical part of the electrode with a common point on the circumference of the part and the straight line determined by the linear velocity vector of the part, allows you to more accurately set the gap between the electrode and the part and, together with the previous sign, focus the thermal effect of the arc on the surface of the part Thus, the stability of the temperature regime of the electrode, stable modes while maintaining quality indicators of hardening. An offset of the electrode in the opposite direction of the linear velocity increases the aforementioned gap, which enhances the thermal effect on the nose and leads to an increase in electrode consumption, and an offset in the direction of linear velocity disperses the heat flux.

Установка шага упрочнения равным ширине активного пятна дуги (АПД) при упрочнении без охлаждения и менее ширины активного пятна дуги с принудительным охлаждением объясняется тем, что при увеличении линейной скорости процесса суживаются соответствующие изотермы, при линейной скорости, стремящейся к бесконечности, ширина активного пятна дуги превратится в линию. Следовательно, шаг упрочнения является одним из основных определяющих технологических параметров процесса. Если шаг больше ширины АПД, при высоких скоростях изотермы суживаются, вероятность появления не подвергавшейся тепловому воздействию поверхности детали увеличивается, что нарушает все показатели упрочнения (толщина, глубина, равномерность по длине и т.д.). При шаге, равном ширине АПД, поверхность детали подвергается однократному тепловому воздействию, что позволяет получить высокие скорости охлаждения, в результате которых происходят структурные изменения, приводящие к упрочнению верхнего слоя металла детали. При шаге менее ширины АПД каждый участок на поверхности детали подвергается многократному нагреву, по этой причине скорость охлаждения недостаточна, следовательно, необходимо принудительное охлаждение.Setting the hardening step equal to the width of the active spot of the arc (APD) during hardening without cooling and less than the width of the active spot of the arc with forced cooling is explained by the fact that, with an increase in the linear speed of the process, the corresponding isotherms narrow, with a linear speed tending to infinity, the width of the active spot of the arc becomes in line. Therefore, the hardening step is one of the main determining technological parameters of the process. If the step is larger than the ADF width, the isotherms narrow at high speeds, the likelihood of the surface of the part not exposed to heat exposure increasing, which violates all the hardening indicators (thickness, depth, uniformity in length, etc.). At a step equal to the width of the ADF, the surface of the part is exposed to a single heat exposure, which allows to obtain high cooling rates, resulting in structural changes that lead to hardening of the upper layer of the metal of the part. With a step less than the width of the ADF, each section on the surface of the part is subjected to repeated heating, for this reason the cooling rate is insufficient, therefore, forced cooling is necessary.

Упрочнение проводят в защитном кожухе, поскольку при высоких линейных скоростях согласно способу вне зависимости от расхода защитного газа невозможно обеспечить необходимую защиту электрода даже при плотности 1,783 кг/м3 применяемого газа, учитывая это, применение защитного кожуха создает необходимые условия для стабильного протекания процесса при стабильных выходных показателях упрочнения.Hardening is carried out in a protective casing, since at high linear speeds according to the method, regardless of the flow of protective gas, it is impossible to provide the necessary electrode protection even at a density of 1.783 kg / m 3 of gas used, taking into account this, the use of a protective casing creates the necessary conditions for a stable process with stable hardening output indicators.

Совокупность этих отличительных признаков позволяет расположить сам столб дуги во время течения процесса наклонно к поверхности детали, что в свою очередь позволяет сосредоточить дугу на АПД поверхности детали, следовательно, избежать нежелательного плавления поверхности детали и обеспечить равномерный нагрев поверхностного слоя. При этом появляется возможность использования электрических дуг большой мощности, что дает увеличение производительности процесса упрочнения.The combination of these distinctive features allows you to position the column of the arc during the process obliquely to the surface of the part, which in turn allows you to focus the arc on the ADF of the surface of the part, therefore, to avoid unwanted melting of the surface of the part and ensure uniform heating of the surface layer. At the same time, it becomes possible to use high-power electric arcs, which gives an increase in the productivity of the hardening process.

Кроме того, упрощается управление процессом упрочнения, так как скорость нагрева до оплавления тонкого поверхностного слоя регулируется путем изменения линейной скорости относительного движения детали или электрода и подачи - шага перемещения электрода за I оборот детали.In addition, the control of the hardening process is simplified, since the heating rate to the melting of a thin surface layer is controlled by changing the linear velocity of the relative motion of the part or electrode and the feed - the electrode moving step per I revolution of the part.

Указанный эффект достигается только перечисленной совокупностью существенных признаков, которые взаимно обусловливают друг друга и могут быть использованы только совместно.The specified effect is achieved only by the above set of essential features that mutually determine each other and can only be used together.

При анализе патентной и технической литературы заявитель не обнаружил другого тождественного и эквивалентного заявляемому способу технического решения и поэтому полагает, что предлагаемое изобретение соответствует критерию охраноспособности «новизна». Кроме того, совокупность существенных признаков и достигаемый результат явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».When analyzing the patent and technical literature, the applicant did not find another identical and equivalent to the claimed method of technical solution and therefore believes that the invention meets the eligibility criteria of "novelty." In addition, the set of essential features and the achieved result do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "inventive step".

Заявляемый способ поверхностного упрочнения цилиндрических деталей из закаливающихся сплавов иллюстрируется чертежами:The inventive method of surface hardening of cylindrical parts from quenched alloys is illustrated by the drawings:

фиг.1 - схема способа;figure 1 - diagram of the method;

фиг.2 - общий вид установки, реализующей способ: а) упрочняющий узел, б) общий вид установки.figure 2 is a General view of the installation that implements the method: a) a hardening unit, b) a general view of the installation.

Способ осуществляется следующим образом: закрепляют деталь и защитный кожух; подводят электрод к детали, при этом торцу электрода придают форму конуса с острым углом (угол конуса торца электрода составляет 30°…40°) и закруглением на вершине этого угла (радиус закругления вершины угла равен 0,3…0,5 диаметра электрода), ориентируют его параллельно к вектору линейной скорости детали, совмещая вершины конической части электрода с общей точкой окружности детали и прямой, определяемой вектором линейной скорости детали (фиг.1); устанавливают расстояние между конической частью электрода и деталью (1,5 мм); приводят в движение деталь или электрод с заданной скоростью (Vлин) относительного перемещения; включают подачу защитного газа, впоследствии защитный кожух наполняется газом; подают сварочное напряжение на деталь и электрод и зажигают дугу между ними; устанавливают шаг упрочнения (продольную подачу): если шаг упрочнения равен ширине активного пятна дуги, то упрочнение проводят без охлаждения, при значениях менее ширины активного пятна дуги - с принудительным охлаждением; включают дополнительное охлаждение (при необходимости); выключают напряжение на дуге, останавливают деталь. Снимают деталь.The method is as follows: fix the part and the protective casing; lead the electrode to the part, while the end of the electrode is shaped like a cone with an acute angle (the angle of the cone of the end of the electrode is 30 ° ... 40 °) and rounding at the top of this angle (the radius of curvature of the top of the corner is 0.3 ... 0.5 of the diameter of the electrode), orient it in parallel to the linear velocity vector of the part, combining the vertices of the conical part of the electrode with a common point on the circumference of the part and a straight line determined by the linear velocity vector of the part (Fig. 1); set the distance between the conical part of the electrode and the part (1.5 mm); set in motion a part or an electrode with a given speed (V lin ) of relative displacement; include supply of a protective gas; subsequently, the protective casing is filled with gas; supply welding voltage to the part and electrode and ignite the arc between them; set the step of hardening (longitudinal feed): if the hardening step is equal to the width of the active spot of the arc, then hardening is carried out without cooling, with values less than the width of the active spot of the arc with forced cooling; include additional cooling (if necessary); turn off the voltage on the arc, stop the part. Take off the part.

Пример осуществления способа упрочнения для цилиндрических деталей из закаливающихся сплавов. Материал вала - сталь 45, в состоянии поставки. Диаметр шейки 40 мм, ширина шейки 30 мм.An example of the implementation of the hardening method for cylindrical parts from quenched alloys. Shaft material - steel 45, on delivery. The neck diameter is 40 mm, the neck width is 30 mm.

Для осуществления способа используют устройство, включающее: вращатель (токарный станок) 12 (фиг.2), аргоновую горелку 8, источник питания и баллон с аргоном (не показаны), пульты управления 15.To implement the method, a device is used that includes: a rotator (lathe) 12 (Fig. 2), an argon burner 8, a power source and an argon cylinder (not shown), control panels 15.

Вал 11 закрепляют в патроне токарного станка 6 (фиг.2), предварительно зачищая упрочняемую часть защитным кожухом 10, кожух с помощью кронштейна 13 устанавливают на суппорте станка 12. Электроду из вольфрама придают форму конуса с острым углом, равным 40°, и закруглением на вершине этого угла 0,5 диаметра электрода, ориентируют, как показано на фиг.1, и закрепляют в приспособлении на суппорте токарного станка или используют стандартную аргоновую горелку 8 с измененной конструкцией керамической (защитной) втулки 9, изолируя упрочняющий узел со стойкой 14 электрически от металла суппорта. Электрод вольфрамовый диаметром 4 мм (ЭВЛ (ГОСТ 23969-80)) устанавливают под углом α=160° на расстоянии а=1,5 мм (фиг.1).The shaft 11 is fixed in the chuck of the lathe 6 (Fig. 2), previously stripping the hardened part with a protective casing 10, the casing using the bracket 13 is mounted on the support of the machine 12. The tungsten electrode is shaped like a cone with an acute angle of 40 ° and a rounding of the apex of this angle is 0.5 times the diameter of the electrode, oriented as shown in Fig. 1, and fixed in the fixture on the support of the lathe or use a standard argon burner 8 with a modified design of the ceramic (protective) sleeve 9, isolating the reinforcing assembly from the struts th 14 electrically from the metal slide. A tungsten electrode with a diameter of 4 mm (EVL (GOST 23969-80)) is installed at an angle α = 160 ° at a distance of a = 1.5 mm (Fig. 1).

Приводят деталь 11 во вращательное движение с частотой ю=500 об/мин (1050 мм/с), подают аргон, затем сварочное напряжение на деталь 11 и электрод (источник питания ВДУ-506, характеристика источника питания - падающая, напряжение холостого хода 60 В). Последовательность проведения процесса упрочнения управляется оператором с помощью пульта 15. Зажигают дугу между деталью 11 и электродом путем подачи осциллирующего напряжения с помощью устройства для возбуждения электрической дуги постоянного тока при сварке и наплавке в защитных газах [пат. №39850] или путем кратковременного короткого замыкания угольным электродом зазора между электродом и деталью 11 через отверстие 7 в кожухе 10, после чего отверстие 7 закрывают. Работают при напряжении 12 В и токе 500 А. Включают подачу суппорта станка 1,46 мм/об, при этом ширина АПД составляет 1,5-2,5 мм (экспериментальные данные). Разработана термодинамическая модель расчета температурного поля согласно схеме упрочнения (фиг.1) и методика определения геометрических размеров активного пятна дуги на поверхности детали при термической обработке деталей типа тел вращения при действии поверхностных тепловых источников. На основе данной модели разработано программное обеспечение «Тепло 5.0» (программа для ЭВМ №2008612210). В этой программе учитывается теплоотдача в окружающую среду от температуры. Исходя из требований технологического процесса решаются следующие вопросы: расчет изменения температуры нагрева и охлаждения в любой момент времени, а именноThe component 11 is brought into rotational motion with a frequency ω = 500 rpm (1050 mm / s), argon is supplied, then the welding voltage is applied to the component 11 and the electrode (VDU-506 power source, the power source is incident, the open circuit voltage is 60 V ) The sequence of the hardening process is controlled by the operator using the remote control 15. Light the arc between part 11 and the electrode by applying an oscillating voltage using a device for excitation of a direct current electric arc during welding and surfacing in protective gases [US Pat. No. 39850] or by short-term short-circuiting with a carbon electrode the gap between the electrode and the part 11 through the hole 7 in the casing 10, after which the hole 7 is closed. They operate at a voltage of 12 V and a current of 500 A. Turn on the feed of the machine support 1.46 mm / rev, while the width of the ADF is 1.5-2.5 mm (experimental data). A thermodynamic model for calculating the temperature field according to the hardening scheme (Fig. 1) and a method for determining the geometric dimensions of the active arc spot on the surface of a part during heat treatment of parts such as bodies of revolution under the action of surface heat sources are developed. Based on this model, the software “Heat 5.0” was developed (computer program No. 2008612210). This program takes into account the heat transfer to the environment from temperature. Based on the requirements of the technological process, the following issues are solved: calculation of changes in the temperature of heating and cooling at any time, namely

- при заданной скорости перемещения источника (Vподачи) теплоты вдоль оси детали;- at a given speed of movement of the source (V supply ) of heat along the axis of the part;

- когда по радиусу детали расположены несколько источников теплоты разной мощности 1, 2 и т.д. с пространственным размерам h1 (фиг.1). Мощности источников теплоты ограничены, появляется необходимость увеличения их количества, особенно для деталей больших диаметров;- when several sources of heat of different capacities 1, 2, etc. are located along the radius of the part with spatial dimensions h 1 (figure 1). The capacities of heat sources are limited, there is a need to increase their number, especially for parts of large diameters;

- когда вдоль оси детали расположены несколько источников теплоты разной мощности 3, 4 и т.д. с пространственным размерам h2, h3 и L1 (фиг.1) (что позволяет увеличить ширину нагрева);- when along the axis of the part there are several heat sources of different capacities 3, 4, etc. with spatial dimensions h 2 , h 3 and L 1 (figure 1) (which allows to increase the width of the heating);

- когда имеется принудительный охладитель 5 с пространственным размерам L2 (фиг.1).- when there is a forced cooler 5 with spatial dimensions L 2 (figure 1).

Электрод перемещается вдоль оси детали и прогревает поверхность вала на ширину шейки. Выключают сварочное напряжение (охлаждение), останавливают привод токарного станка и снимают деталь.The electrode moves along the axis of the part and heats the shaft surface to the width of the neck. Turn off the welding voltage (cooling), stop the lathe drive and remove the part.

При использовании способа происходят структурные изменения, приводящие к упрочнению верхнего слоя металла вала за счет отвода тепла в глубинные холодные слои металла, а также за счет отвода тепла в окружающий деталь воздух (газ) вследствие сильного турбулентного движения газа в граничном слое. В результате повышается стабильность процесса и качество упрочнения. Микротвердость зоны закалки, измеренная па приборе ПМТ-3 при нагрузке 100 г, составляет 762…356 кг/мм2; микротвердость монотонно снижается от поверхности детали в глубь детали; исходная микротвердость стали 45 составляет 210…292 кг/мм2; закаленный слой равномерен по толщине как в поперечном, так и в продольном сечениях шейки вала.When using the method, structural changes occur that lead to hardening of the upper layer of the metal of the shaft due to heat removal into the deep cold layers of the metal, as well as due to heat removal to the surrounding air (gas) due to strong turbulent gas movement in the boundary layer. The result is increased process stability and hardening quality. The microhardness of the hardening zone, measured on a PMT-3 device at a load of 100 g, is 762 ... 356 kg / mm 2 ; microhardness monotonically decreases from the surface of the part into the depth of the part; the initial microhardness of steel 45 is 210 ... 292 kg / mm 2 ; the hardened layer is uniform in thickness in both the transverse and longitudinal sections of the shaft neck.

Таким образом, использование заявляемого способа позволяет повысить стабильность процесса и качество упрочнения.Thus, the use of the proposed method improves the stability of the process and the quality of hardening.

Claims (3)

1. Способ поверхностного упрочнения цилиндрических деталей из закаливающихся сплавов, включающий нагрев поверхности детали электрической дугой, зажигаемой между нерасходуемым электродом и поверхностью детали, при относительном перемещении дуги и детали, электрод устанавливают под углом 160÷180° к вектору линейной скорости перемещения активного пятна дуги на расстоянии от поверхности детали 0,1÷0,5 длины электрической дуги и перемещают со скоростью 500÷5500 мм/с, отличающийся тем, что торцу электрода придают форму конуса с острым углом и закруглением на вершине этого угла, коническую часть электрода устанавливают параллельно вектору линейной скорости детали, совмещая вершины конической части электрода с общей точкой окружности детали и прямой, определяемой вектором линейной скорости детали, устанавливают шаг упрочнения, причем упрочнение проводят в защитном кожухе.1. The method of surface hardening of cylindrical parts from quenched alloys, including heating the surface of the part with an electric arc ignited between the non-consumable electrode and the surface of the part, with relative movement of the arc and the part, the electrode is set at an angle of 160 ÷ 180 ° to the linear velocity vector of the active arc spot on the distance from the surface of the part is 0.1 ÷ 0.5 of the length of the electric arc and is moved at a speed of 500 ÷ 5500 mm / s, characterized in that the end of the electrode is shaped like a cone with an acute angle and by genius at the top of this angle, the conical part of the electrode is installed parallel to the linear velocity vector of the part, combining the vertices of the conical part of the electrode with the common point of the circumference of the part and the straight line determined by the linear velocity vector of the part, the hardening step is set, and hardening is carried out in a protective casing. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что угол конуса торца электрода составляет 30°÷40°, а радиус закругления вершины угла равен 0,3÷0,5 диаметра электрода.2. The method according to claim 1, characterized in that the angle of the cone of the end of the electrode is 30 ° ÷ 40 °, and the radius of curvature of the vertex of the angle is 0.3 ÷ 0.5 of the diameter of the electrode. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что шаг упрочнения устанавливают равным ширине активного пятна дуги при упрочнении без охлаждения и менее ширины активного пятна дуги с принудительным охлаждением. 3. The method according to claim 1, characterized in that the hardening step is set equal to the width of the active spot of the arc during hardening without cooling and less than the width of the active spot of the arc with forced cooling.
RU2010119123/02A 2010-05-12 2010-05-12 Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys RU2431684C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010119123/02A RU2431684C1 (en) 2010-05-12 2010-05-12 Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010119123/02A RU2431684C1 (en) 2010-05-12 2010-05-12 Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2431684C1 true RU2431684C1 (en) 2011-10-20

Family

ID=44999193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010119123/02A RU2431684C1 (en) 2010-05-12 2010-05-12 Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2431684C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690265C1 (en) * 2018-07-02 2019-05-31 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехничекий университет" Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals
RU2735698C1 (en) * 2019-10-10 2020-11-06 Виктор Леонидович Князьков Method of electroarc hardening of steel products

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690265C1 (en) * 2018-07-02 2019-05-31 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехничекий университет" Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals
RU2735698C1 (en) * 2019-10-10 2020-11-06 Виктор Леонидович Князьков Method of electroarc hardening of steel products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Special features of double pulsed gas metal arc welding
JP2017150079A (en) Method and system for laser hardening of surface of workpiece
WO2000074887A1 (en) Method and apparatus for electrospark alloying
CN108817713A (en) A kind of externally-applied magnetic field generating device of auxiliary laser welding and its utilize method
JPH06198438A (en) Method and device for welding super alloy made workpieces
CN106513941A (en) Molten bath stirring and soldering wire preheating integrated method used for fuse surfacing
RU2431684C1 (en) Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys
Thakur et al. A review on effects of GTAW process parameters on weld
Barroi et al. A novel approach for high deposition rate cladding with minimal dilution with an arc–laser process combination
CN108817712A (en) A kind of swing of magnetic control heated filament laser soldering device, methods and applications
Vu et al. Surface saturation with carbon using plasma arc and graphite coating
Xu et al. Effects of magnetic fields in arc welding, laser welding, and resistance spot welding: a review
Jia et al. Current research status and prospect of metal transfer process control methods in gas metal arc welding
Barroi et al. Influence of the Laser and its Scan Width in the LDNA Surfacing Process
Sheikhi et al. Heat affected zone evolution in fine grained aluminum alloys during laser welding: Phase-field simulation and analytical investigation
Chmelíčková et al. Pulsed laser welding
Tyagi et al. Effect of electric and magnetic field on welding parameters in plasma welding
Korolkova et al. Surface Hardening of Parts Arc
Xu et al. Design and construction for theory and method of magnetic-controlled negative pressure GTAW arc model based on multi-physics simulation
Iwaszko et al. Surface modification of ZrO2-10 wt.% CaO plasma sprayed coating
Shi et al. Enhancing wire arc additive manufacturing in vibrational environments with longitudinal magnetic fields
Moskal et al. Application of shifted laser surface texturing
RU2792246C1 (en) Method and system of consumable electrode plasma welding
Pashchenko control of enerGY Parameters of Plasma flows of n‒o‒c‒h sYstem
Maksymov et al. EffECt of pARAMEtERS of pUlSED-ARC wElDing on tHE foRMAtion of wElD MEtAl AnD MiCRoStRUCtURE of HEAt-AffECtED ZonE of 09g2S StEEl

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120513