RU2614913C1 - Method for electric-spark alloying of hardened steel parts - Google Patents
Method for electric-spark alloying of hardened steel parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2614913C1 RU2614913C1 RU2015141306A RU2015141306A RU2614913C1 RU 2614913 C1 RU2614913 C1 RU 2614913C1 RU 2015141306 A RU2015141306 A RU 2015141306A RU 2015141306 A RU2015141306 A RU 2015141306A RU 2614913 C1 RU2614913 C1 RU 2614913C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- electric
- alloying
- tool
- steel parts
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки для упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием.The invention relates to mechanical engineering, in particular to electrophysical processing methods for hardening hardened steel parts by electrospark alloying.
Из уровня техники известен способ электроискрового нанесения покрытий на металлические поверхности, заключающийся в том, что между вибрирующим электродом-инструментом и обрабатываемой деталью возбуждается электрический разряд в газообразной среде. При этом происходит направленный перенос материала обрабатывающего электрода (анода) на обрабатываемую деталь (катод) и осуществляется диффузионное сцепление его с материалом основы (Авторское свидетельство СССР №89933, 27.05.1943).The prior art method for electrospark coating on metal surfaces, which consists in the fact that between the vibrating electrode-tool and the workpiece is excited by an electric discharge in a gaseous medium. In this case, a directed transfer of the material of the processing electrode (anode) to the workpiece (cathode) takes place and its diffusion coupling with the base material is carried out (USSR Author's Certificate No. 89933, 05/27/1943).
Недостатком известного способа является то, что при нанесении покрытий на термообработанные (закаленные) детали под упрочненным слоем образуется зона отпуска - зона сниженной твердости. Это приводит к продавливанию упрочненного слоя детали в процессе ее эксплуатации и, как следствие, к быстрому изнашиванию деталей.A disadvantage of the known method is that when applying coatings to heat-treated (hardened) parts, a tempering zone — a zone of reduced hardness — is formed under the hardened layer. This leads to the forcing of the hardened layer of the part during its operation and, as a consequence, to the rapid wear of the parts.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому результату - прототипом - является способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей, заключающийся в переносе легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием электроискровых разрядов между подключенными к источнику электрического тока электродом-инструментом и деталью, при котором электроискровое (электроэрозионное) легирование производят в сочетании с ионным азотированием, которое осуществляют до или после процесса легирования в течение времени, достаточного для насыщения металла азотом на глубину зоны термического влияния (Тарельник В.Б. Упрочнение деталей компрессоров электроэрозионным легированием и ионным азотированием // Химическое и нефтяное машиностроение. 1996. №2, с. 77).The closest to the claimed technical solution according to the technical essence and the achieved result - the prototype - is a method of electrospark alloying of hardened steel parts, which consists in transferring the alloying material of the electrode-tool to the surface of the part under the influence of electric spark discharges between the electrode-tool and the part connected to the electric current source in which electrospark (electroerosive) alloying is carried out in combination with ion nitriding, which is carried out before or after the alloying process for a time sufficient to saturate the metal with nitrogen to the depth of the heat-affected zone (Tarelnik VB Hardening of compressor parts by electroerosive alloying and ion nitriding // Chemical and Petroleum Engineering. 1996. No. 2, p. 77) .
Недостатком прототипа является низкая производительность, обусловленная введением дополнительной операции ионного азотирования. Кроме того, процесс ионного азотирования требует применения сложного и дорогостоящего оборудования, что в конечном итоге увеличивает как текущие, так и капитальные затраты.The disadvantage of the prototype is the low productivity due to the introduction of an additional operation of ion nitriding. In addition, the process of ion nitriding requires the use of complex and expensive equipment, which ultimately increases both current and capital costs.
Задача изобретения - исключение дополнительной операции при упрочнении закаленных стальных деталей электроискровым легированием.The objective of the invention is the exclusion of additional operations during hardening of hardened steel parts with spark spark alloying.
Техническим результатом, на который направлено изобретение, является повышение производительности упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием.The technical result to which the invention is directed is to increase the hardening performance of hardened steel parts by electrospark alloying.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе электроискрового легирования закаленных стальных деталей, заключающемся в переносе легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием импульсных электроискровых разрядов между подключенными к источнику постоянного электрического тока в качестве анода - электродом-инструментом, и в качестве катода - деталью, в процессе легирования осуществляют непрерывный контакт электрода-инструмента с деталью, а подвод к ним электрического тока осуществляют так, что 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch, где j - плотность тока (кА/см2), tch - длительность импульса тока (с), tp - длительность паузы между импульсами тока (с).The problem is solved, and the claimed technical result is achieved in that in the method of electrospark alloying of hardened steel parts, which consists in transferring the alloying material of the electrode-tool to the surface of the part under the influence of pulsed electric spark discharges between the electrode-tool connected to the source of constant electric current as an anode , and as a cathode - a part, in the process of doping, a continuous contact of the electrode-tool with the part is carried out, and m of electric current is carried out so that 10≤j≤100, 10 -3 ≥t ch ≥10 -5 , t p > t ch , where j is the current density (kA / cm 2 ), t ch is the duration of the current pulse (s ), t p - the duration of the pause between current pulses (s).
Изобретение поясняется иллюстрациями, на которых представлены:The invention is illustrated by illustrations, which represent:
на Фиг. 1 - принципиальная схема реализации способа упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием;in FIG. 1 is a schematic diagram of an implementation of a method for hardening hardened steel parts with spark spark alloying;
на Фиг. 2 - график микротвердости обработанной заявленным способом детали на различной глубине;in FIG. 2 is a graph of the microhardness of the part processed by the claimed method at various depths;
на Фиг. 3 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10>j, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch;in FIG. 3 is a graph of the microhardness of the machined part at various depths at 10> j, 10 -3 ≥t ch ≥10 -5 , t p > t ch ;
на Фиг. 4 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при j>100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch;in FIG. 4 is a graph of the microhardness of the machined part at various depths for j> 100, 10 -3 ≥t ch ≥10 -5 , t p > t ch ;
на Фиг. 5 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10≤j≤100, 10-3≤tch, tp>tch;in FIG. 5 is a graph of the microhardness of the machined part at various depths at 10≤j≤100, 10 -3 ≤t ch , t p > t ch ;
на Фиг. 6 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10≤j≤100, 10-5≥tch, tp>tch;in FIG. 6 is a graph of the microhardness of the machined part at various depths at 10≤j≤100, 10 -5 ≥t ch , t p > t ch ;
на Фиг. 7 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp<tch.in FIG. 7 is a graph of the microhardness of the machined part at various depths at 10≤j≤100, 10 -3 ≥t ch ≥10 -5 , t p <t ch .
Заявленный способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей осуществляется следующим образом.The claimed method of electrospark alloying of hardened steel parts is as follows.
Электрод-инструмент 1 вводят в контакт с обрабатываемой деталью 2 и перемещают вдоль обрабатываемой поверхности используя, например, стандартную систему подачи 3 станка, управляемую системой 4 числового программного управления (ЧПУ), при этом контакт электрода-инструмента с деталью осуществляется непрерывно в процессе всей операции легирования (непрерывный контакт инструмента с деталью обеспечивается стандартными средствами, например, аналогичными применяемым при электромеханической обработке ЭМО - http://mirprom.ru/public/elektromehanicheskaya-obrabotka.html-0). При этом электрод-инструмент 1 подключают к положительному полюсу источника постоянного тока 5, а обрабатываемую деталь 2 - к отрицательному, кроме того, в цепь включают генератор 6 электрических импульсов (ГИТ), обеспечивающий подвод электрического тока к электрод-инструменту 1 и обрабатываемой детали 2 с параметрами: 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch, где j - плотность тока (кА/см2), tch - длительность импульса тока (с), tp - длительность паузы между импульсами тока (с).The
В ходе обработки материал электрод-инструмента 1 переносится с анода (электрода-инструмента 1) на катод (обрабатываемую деталь 2).During processing, the material of the
Указанные параметры тока позволяют реализовать контактный электрический микровзрыв торцевой поверхности электрода и высокоинтенсивный перенос его материала на упрочняемую поверхность. При этом микротвердость обработанной детали увеличивается не хуже, чем в прототипе, а кратковременность процесса не приводит к отпуску термообработанной (закаленной) детали, что отчетливо представлено на Фиг. 2 и, как показали эксперименты, соблюдается в пределах заявленных диапазонов.The indicated current parameters make it possible to realize contact electric microexplosion of the end surface of the electrode and high-intensity transfer of its material to the hardened surface. In this case, the microhardness of the machined part increases no worse than in the prototype, and the short duration of the process does not lead to tempering of the heat-treated (hardened) part, which is clearly presented in FIG. 2 and, as shown by experiments, is observed within the declared ranges.
Выход параметров за пределы заявленных диапазонов делает обработку невозможной либо существенно снижает ее качество, а именно:Exit of parameters beyond the declared ranges makes processing impossible or significantly reduces its quality, namely:
- при 10>j, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch перенос материала электрод-инструмента на упрочняемую поверхность не наблюдается, микротвердость обработанной детали остается неизменной (см. Фиг. 3);- at 10> j, 10 -3 ≥t ch ≥10 -5 , t p > t ch transfer of the electrode-tool material to the hardened surface is not observed, the microhardness of the machined part remains unchanged (see Fig. 3);
- при j>100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch микровзрыв торцевой поверхности электрода сопровождается разбрызгиванием расплавленного материала электрода-инструмента, перенос материала электрода-инструмента на упрочняемую поверхность становится нестабильным, микротвердость обработанной детали по глубине изменяется скачкообразно как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения от исходного значения (см. Фиг. 4);- at j> 100, 10 -3 ≥t ch ≥10 -5 , t p > t ch the microexplosion of the end surface of the electrode is accompanied by spraying of the molten material of the electrode-tool, the transfer of material of the electrode-tool to the hardened surface becomes unstable, the microhardness of the machined part in depth changes stepwise both upward and downward from the original value (see Fig. 4);
- при 10≤j≤100, 10-3≤tch, tp>tch чрезмерная длительность импульса тока приводит к отпуску термообработанной (закаленной) детали, что приводит к «провалу» 7 микротвердости обработанной детали по глубине (см. Фиг. 5);- at 10≤j≤100, 10 -3 ≤t ch , t p > t ch excessive current pulse duration leads to tempering of the heat-treated (hardened) part, which leads to a "failure" 7 of the microhardness of the machined part in depth (see Fig. 5);
- при 10≤j≤100, 10-5≥tch, tp>tch из-за малой длительности импульса тока перенос материала электрода-инструмента на упрочняемую поверхность резко (экспоненциально) снижается, микротвердость обработанной детали практически остается неизменной (см. Фиг. 6);- at 10≤j≤100, 10 -5 ≥t ch , t p > t ch, due to the short duration of the current pulse, the transfer of the material of the electrode-tool to the hardened surface decreases sharply (exponentially), the microhardness of the machined part remains practically unchanged (see Fig. 6);
- при 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp<tch малая пауза между импульсами тока приводит к отпуску термообработанной (закаленной) детали, что приводит к «провалу» 7 микротвердости обработанной детали по глубине (см. Фиг. 7).- at 10≤j≤100, 10 -3 ≥t ch ≥10 -5 , t p <t ch a small pause between current pulses leads to tempering of the heat-treated (hardened) part, which leads to a "failure" of 7 microhardness of the processed part in depth (see Fig. 7).
Пример реализации способа.An example implementation of the method.
Были проведены эксперименты по твердосплавному легированию рабочих поверхностей деталей (дисковых фрез для металлообработки). В качестве материала электрода использовался твердый сплав ВК-8, материал обрабатываемых деталей - быстрорежущая (закаленная) сталь Р6М5 с исходной микротвердостью HK 740 единиц. Режимы обработки и результаты отражены в нижеприведенной Таблице.Experiments were carried out on carbide alloying of the working surfaces of parts (disk mills for metalworking). The VK-8 hard alloy was used as the electrode material, the material of the workpieces was high-speed (hardened) P6M5 steel with an initial microhardness of HK 740 units. Processing modes and results are shown in the table below.
Все эксперименты показали полное соответствие результатов графику на Фиг. 2 при соблюдении заявленных параметров J, tch и tp; выход хотя бы одного из указанных параметров за пределы заявленных диапазонов делает обработку невозможной либо существенно снижает ее качество.All experiments showed complete agreement between the results and the graph in FIG. 2 subject to the declared parameters J, t ch and t p ; the exit of at least one of these parameters beyond the declared ranges makes processing impossible or significantly reduces its quality.
Очевидно, что в процессе твердосплавного легирования с использованием предложенного способа отпуск обработанных закаленных деталей не наблюдается, микротвердость обработанных деталей монотонно возрастает по направлению к периферии. При этом необходимость проведения дополнительной операции (ионное азотирование) при упрочнении закаленных стальных деталей электроискровым легированием, как это имеет место в прототипе, полностью исключена при достижении, по крайней мере, не худших показателях качества обработки.Obviously, in the process of carbide alloying using the proposed method, tempering of the treated hardened parts is not observed, the microhardness of the treated parts monotonically increases towards the periphery. Moreover, the need for additional operations (ion nitriding) during hardening of hardened steel parts by electrospark alloying, as is the case in the prototype, is completely eliminated when at least not worse performance indicators are achieved.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - исключение дополнительной операции при упрочнении закаленных стальных деталей электроискровым легированием - решена, а заявленный технический результат - повышение производительности - достигнут.The foregoing allows us to conclude that the task set - the exclusion of additional operations during hardening of hardened steel parts by electrospark alloying - has been solved, and the claimed technical result - increased productivity - has been achieved.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показывает, что указанные в независимом пункте формулы изобретения признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.Analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability shows that the characteristics indicated in the independent claim are essential and interconnected with each other with the formation of a stable population, unknown at the priority date of the prior art of the necessary features, sufficient to obtain the desired synergistic (over-total) technical result.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки для упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием;- the object embodying the claimed technical solution, when it is implemented, relates to the field of mechanical engineering, in particular to electrophysical processing methods for hardening hardened steel parts with electrospark alloying;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с- for the claimed object in the form as described in the independent claim, the possibility of its implementation with
помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;using the above-described in the application or known from the prior art on the priority date of the means and methods;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of the patentability conditions of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under applicable law.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141306A RU2614913C1 (en) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Method for electric-spark alloying of hardened steel parts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141306A RU2614913C1 (en) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Method for electric-spark alloying of hardened steel parts |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2614913C1 true RU2614913C1 (en) | 2017-03-30 |
RU2015141306A RU2015141306A (en) | 2017-04-04 |
Family
ID=58505282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015141306A RU2614913C1 (en) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Method for electric-spark alloying of hardened steel parts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2614913C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU89933A1 (en) * | ||||
SU691296A1 (en) * | 1977-07-13 | 1979-10-15 | Специальное Конструкторское Бюро По Оборудованию Для Производства Асбестоцементных Изделий | Corrugator for treating fresh-formed asbestos cement plates |
SU1146154A1 (en) * | 1983-06-15 | 1985-03-23 | Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева | Spark erosion machining method |
RU2115762C1 (en) * | 1996-09-09 | 1998-07-20 | Юрий Львович Чистяков | Method and device for electric spark deposition of coats |
JP2001138141A (en) * | 1999-11-19 | 2001-05-22 | Kazuo Sawaguchi | Method for surface coating treatment using submerged discharge and consumable electrode used therefor |
RU2343049C2 (en) * | 2006-11-16 | 2009-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод" | Method for production of multi-layer coating on restored steel or cast-iron part |
-
2015
- 2015-09-29 RU RU2015141306A patent/RU2614913C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU89933A1 (en) * | ||||
SU691296A1 (en) * | 1977-07-13 | 1979-10-15 | Специальное Конструкторское Бюро По Оборудованию Для Производства Асбестоцементных Изделий | Corrugator for treating fresh-formed asbestos cement plates |
SU1146154A1 (en) * | 1983-06-15 | 1985-03-23 | Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им.И.А.Лихачева | Spark erosion machining method |
RU2115762C1 (en) * | 1996-09-09 | 1998-07-20 | Юрий Львович Чистяков | Method and device for electric spark deposition of coats |
JP2001138141A (en) * | 1999-11-19 | 2001-05-22 | Kazuo Sawaguchi | Method for surface coating treatment using submerged discharge and consumable electrode used therefor |
RU2343049C2 (en) * | 2006-11-16 | 2009-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод" | Method for production of multi-layer coating on restored steel or cast-iron part |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015141306A (en) | 2017-04-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nallusamy | Analysis of MRR and TWR on OHNS die steel with different electrodes using electrical discharge machining | |
Raut et al. | A review on optimization of machining parameters in EDM | |
WO2021086455A3 (en) | Methods and apparatuses of oscillatory pulsed electrochemical machining | |
RU2614913C1 (en) | Method for electric-spark alloying of hardened steel parts | |
Anand et al. | Optimization of process parameters in EDM with magnetic field using grey relational analysis with Taguchi technique | |
Singh et al. | Wear behavior of AISI D3 die steel using cryogenic treated copper and brass electrode in electric discharge machining | |
RU2621744C2 (en) | Method of electrolyte-plasma treatment of items manufactured with application of additive technologies | |
WO2009074142A2 (en) | Method for machining a metal component | |
DE102019003597A1 (en) | Process and system for plasma polishing | |
Surekha et al. | Surface characteristics of EN19 steel materials by EDM using Graphite mixed Dielectric medium | |
RU2440873C1 (en) | Electric spark hardening and reclaiming of steel surfaces | |
Osipenko et al. | Improved methodology for calculating the processes of surface anodic dissolution of spark eroded recast layer at electrochemical machining with wire electrode | |
JP5809137B2 (en) | Electrolytic machining method for electrolytically machining workpieces | |
Rusnac et al. | Auto-adjusting of the gap at electro erosion processing | |
Shrey et al. | Material removal rate, tool wear rate and surface roughness analysis of EDM process | |
Malhi et al. | Material Removal Rate and Tool Wear Ratio for Powder Mixed Dielectric Based Electric Discharge Machining | |
Krastev et al. | Surface modification of steels by electrical discharge treatment in electrolyte | |
Prajapati et al. | Experimental investigation of performance of different electrode materials in electro discharge machining for material removal rate and surface roughness | |
Kumar et al. | Investigation of surface properties in manganese powder mixed electrical discharge machining of OHNS and D2 die steels | |
Dlugash | New Highly Efficient Methods of Machining Metals | |
Sharma et al. | Study the Effect of Machining Parameters in Electric Discharge Machining of EN 31 Die Steel | |
Aghdeab et al. | Effect of Voltage on Electrode Wear Rate (EWR) in the Electrical Discharge Machining (EDM) for Stainless Steel AISI 444 | |
RU164627U1 (en) | DEVICE FOR ELECTROEROSION ALLOYING OF METAL SURFACES | |
Nipanikar et al. | Electro discharge machining of Inconel material | |
Gupta et al. | Effect of current setting on tool wear rate for copper electrodes on die sinking EDM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200930 |