RU2735698C1 - Method of electroarc hardening of steel products - Google Patents

Method of electroarc hardening of steel products Download PDF

Info

Publication number
RU2735698C1
RU2735698C1 RU2019132140A RU2019132140A RU2735698C1 RU 2735698 C1 RU2735698 C1 RU 2735698C1 RU 2019132140 A RU2019132140 A RU 2019132140A RU 2019132140 A RU2019132140 A RU 2019132140A RU 2735698 C1 RU2735698 C1 RU 2735698C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hardening
product
electric arc
arc
steel
Prior art date
Application number
RU2019132140A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Леонидович Князьков
Елена Евгеньевна Левашова
Original Assignee
Виктор Леонидович Князьков
Елена Евгеньевна Левашова
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 Виктор Леонидович Князьков, Елена Евгеньевна Левашова filed Critical Виктор Леонидович Князьков
Priority to RU2019132140A priority Critical patent/RU2735698C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2735698C1 publication Critical patent/RU2735698C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to thermal treatment of steel by hardening using an electric arc and can be used for increasing hardness and wear resistance of parts surfaces, operating at impact and alternate loads in machine building. Method of electric steel hardening of steel items includes heating of product surface by electric arc of direct polarity, ignited between nonconsumable electrode and article surface. For this purpose, non-consumable electrode is used with sharpening angle from 45 to 75±2°. Arc heat input is also controlled by varying current from 40 to 90 A. Article is rotated during processing at rate of 0.009 to 0.02 rpm.
EFFECT: technical result is high hardness and wear resistance of article surface, control of depth of hardened layer.
1 cl, 1 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к термической обработке стали методом упрочнения с помощью электрической дуги и может быть использовано для повышения твердости и износостойкости поверхностей деталей, работающих при ударных и знакопеременных нагрузках в машиностроении.The invention relates to heat treatment of steel by hardening using an electric arc and can be used to increase the hardness and wear resistance of surfaces of parts operating under shock and alternating loads in mechanical engineering.

Известен способ поверхностной закалки изделий, включающий закалку путем перемещения по поверхности изделия плазменной дуги прямого действия, возбуждаемой между электродом и изделием, когда электродом является анод, а изделие катодом (см. патент РФ №2313581).The known method of surface hardening of products, including hardening by moving a plasma arc of direct action on the surface of the product, excited between the electrode and the product, when the electrode is the anode, and the product is the cathode (see RF patent No. 2313581).

Недостатком известного способа является то, что дуга получается непостоянной во времени и подвержена затуханию из-за магнитного дутья, а также сниженный ввод тепла в изделие и повышенный в электроде из-за несимметричности выделения энергии на катоде и аноде.The disadvantage of this method is that the arc is not constant in time and is subject to damping due to magnetic blast, as well as reduced heat input into the product and increased in the electrode due to the asymmetry of energy release at the cathode and anode.

Известен также способ упрочнения поверхности стальных изделий, (см. патент РФ №2252266), включающий нагрев электрической дугой обратной полярности, зажигаемой между графитовым электродом и поверхностью изделия, при относительном перемещении дуги и изделия электрическую дугу сжимают струей инертного газа до значений плотности мощности 103 Вт/см2.There is also known a method of hardening the surface of steel products, (see RF patent No. 2252266), including heating by an electric arc of reverse polarity, ignited between the graphite electrode and the surface of the product, with the relative movement of the arc and the product, the electric arc is compressed by a jet of inert gas to power density values of 10 3 W / cm 2 .

Недостатком известного способа является то, что образуется узкая площадь поверхности пятна нагрева из-за обжатия столба дуги и невозможно регулировать дугу в процессе закалки.The disadvantage of this method is that a narrow surface area of the heating spot is formed due to the compression of the arc column and it is impossible to regulate the arc during quenching.

Известен также способ упрочнения поверхности стальных изделий, принятый за прототип (см. патент РФ №2536854), включающий нагрев изделия электрической дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов, при этом регулируют тепловложение дуги путем изменения силы или частоты тока в положительной и отрицательной полуволнах тока с изменением их продолжительности.There is also known a method of hardening the surface of steel products, taken as a prototype (see RF patent No. 2536854), including heating the product with an AC electric arc with a rectangular pulse shape, while adjusting the heat input of the arc by changing the strength or frequency of the current in the positive and negative half-waves of the current with changing their duration.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что электрической дугой переменного тока невозможно удержать дугу на электроде.The disadvantage of the known method, taken as a prototype, is that it is impossible to keep the arc on the electrode with an AC electric arc.

Техническим результатом изобретения является повышение твердости и износостойкости поверхности изделия, регулирование глубины упрочненного слоя.The technical result of the invention is to increase the hardness and wear resistance of the product surface, control the depth of the hardened layer.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе электродугового упрочнения стальных изделий, включающем нагрев поверхности изделия электрической дугой, зажигаемой между неплавящимся электродом и поверхностью изделия, регулирование тепловложения дуги путем изменения силы тока, согласно заявляемому изобретению поверхность изделия нагревают электрической дугой прямой полярности, а тепловложение дуги регулируют изменением угла заточки неплавящегося электрода от 45 до 85±2° и скорости вращения детали.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of electric arc hardening of steel products, including heating the surface of the product with an electric arc ignited between the non-consumable electrode and the surface of the product, regulation of the heat input of the arc by changing the current strength, according to the claimed invention, the surface of the product is heated with an electric arc of straight polarity, and the heat input arcs are regulated by changing the angle of sharpening of the non-consumable electrode from 45 to 85 ± 2 ° and the rotation speed of the part.

Заявляемый способ поясняется чертежом, где показана схема обработки изделия по заявляемому способу.The inventive method is illustrated by a drawing, which shows a diagram of product processing according to the inventive method.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. К горелке 1 и изделию 2 подводят электрический ток. В горелке 1 закреплен неплавящийся электрод 3 выполненный в виде конуса с площадкой на вершине конуса, между неплавящимся электродом 3 и поверхностью изделия 2 образуется электрическая дуга 4. Под воздействием электрической дуги 4 на изделии 2 образуется закаленный слой 5 охлаждаемый водой 6.The inventive method is carried out as follows. Electric current is supplied to burner 1 and product 2. A non-consumable electrode 3 is fixed in the burner 1, made in the form of a cone with a platform at the top of the cone, an electric arc 4 is formed between the non-consumable electrode 3 and the surface of the product 2. Under the influence of the electric arc 4, a hardened layer 5 is formed on the product 2 cooled by water 6.

Электрическую дугу 4 можно регулировать за счет изменения ее длины и силы тока. Поверхность изделия 2 постоянно перемещается относительно электрической дуги 4. На поверхности изделия 2 образуется закаленный слой 5. Тепловложение электрической дуги и ширина закаленного слоя 5 зависит от величины тока и величины площадки на вершине конуса неплавящегося электрода 3, а также расхода защитного газа аргона.The electric arc 4 can be adjusted by changing its length and current strength. The surface of the product 2 is constantly moving relative to the electric arc 4. A hardened layer 5 is formed on the surface of the product 2. The heat input of the electric arc and the width of the hardened layer 5 depend on the magnitude of the current and the size of the area at the top of the cone of the non-consumable electrode 3, as well as the consumption of argon protective gas.

Пример конкретного применения способаAn example of a specific application of the method

Практическое применение предлагаемого способа проводили на наплавленной поверхности образца из стали 30ХГСА диаметром 200 мм и длиной 200 мм. Упрочнение поверхности образца выполнялось на автоматической установке. В горелке закрепили неплавящийся электрод с углом заточки 75±2° с площадкой на вершине конуса 2 мм, упрочнение выполняли при силе тока от 40 до 90 А и длиной электрической дуги 3 мм, со скоростью вращения изделия от 0,009 до 0,02 об/с в среде защитного газа (аргон). Упрочнение выполняли сплошным нанесением закалочных дорожек с последующим охлаждением водой. Было установлено, что при регулировке заявленных параметров можно получить максимальную глубину упрочнения с высокими значениями твердости и износостойкости.The practical application of the proposed method was carried out on the weld surface of a 30KhGSA steel specimen with a diameter of 200 mm and a length of 200 mm. The surface hardening of the sample was carried out on an automatic installation. A non-consumable electrode with a sharpening angle of 75 ± 2 ° was fixed in the torch with a platform at the top of the cone of 2 mm, hardening was performed at a current strength of 40 to 90 A and an electric arc length of 3 mm, with a rotation speed of the product from 0.009 to 0.02 r / s in a protective gas (argon). Strengthening was carried out by continuous application of quenching tracks followed by water cooling. It was found that by adjusting the declared parameters, it is possible to obtain the maximum depth of hardening with high values of hardness and wear resistance.

Так, при увеличении скорости обработки и силы тока, глубина упрочненной поверхности уменьшается. При уменьшении скорости обработки и уменьшении силы тока, глубина упрочненного слоя увеличивается. При увеличении силы тока и уменьшении скорости упрочнения, глубина упрочненного слоя уменьшается.So, with an increase in the processing speed and current strength, the depth of the hardened surface decreases. With a decrease in the processing speed and a decrease in the current strength, the depth of the hardened layer increases. With an increase in the current strength and a decrease in the hardening rate, the depth of the hardened layer decreases.

Изменение скорости упрочнения позволяет регулировать тепловложение, а следовательно, и глубину упрочненного слоя. Увеличение скорости упрочнения и увеличение силы тока приводит к уменьшению глубины упрочнения и уменьшению значений твердости.Changing the rate of hardening allows you to control the heat input, and, consequently, the depth of the hardened layer. An increase in the hardening rate and an increase in the current strength leads to a decrease in the hardening depth and a decrease in the hardness values.

Claims (1)

Способ электродугового упрочнения стальных изделий, включающий нагрев поверхности изделия электрической дугой, зажигаемой между неплавящимся электродом и поверхностью изделия, и регулирование тепловложения дуги путем изменения силы тока, отличающийся тем, что изделие вращают в процессе обработки со скоростью от 0,009 до 0,02 об/с, а регулирование тепловложения дуги осуществляют изменением силы тока от 40 до 90 А, при этом поверхность изделия нагревают электрической дугой прямой полярности, причем используют неплавящийся электрод с углом заточки от 45 до 75±2°.The method of electric arc hardening of steel products, including heating the surface of the product with an electric arc ignited between the non-consumable electrode and the surface of the product, and regulation of the heat input of the arc by changing the current strength, characterized in that the product is rotated during processing at a speed of 0.009 to 0.02 rev / s , and the regulation of the heat input of the arc is carried out by changing the current strength from 40 to 90 A, while the surface of the product is heated with an electric arc of straight polarity, and a non-consumable electrode with a sharpening angle from 45 to 75 ± 2 ° is used.
RU2019132140A 2019-10-10 2019-10-10 Method of electroarc hardening of steel products RU2735698C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132140A RU2735698C1 (en) 2019-10-10 2019-10-10 Method of electroarc hardening of steel products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132140A RU2735698C1 (en) 2019-10-10 2019-10-10 Method of electroarc hardening of steel products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2735698C1 true RU2735698C1 (en) 2020-11-06

Family

ID=73398463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019132140A RU2735698C1 (en) 2019-10-10 2019-10-10 Method of electroarc hardening of steel products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2735698C1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2524001B1 (en) * 1982-03-25 1987-02-20 Pechiney Aluminium COOLING PROCESS MINIMIZING DEFORMATION OF METALLURGICAL PRODUCTS
SU1507813A1 (en) * 1987-12-22 1989-09-15 Институт Прикладной Физики Ан Мсср Electrolytic heating method
SU1724704A1 (en) * 1989-09-19 1992-04-07 Центральный Научно-Исследовательский Институт Механической Обработки Древесины Всесоюзного Научно-Производственного Объединения Лесопильной Промышленности "Союзнаучдревпром" Set for electric-contact hardening or circular saw teeth
RU2252266C2 (en) * 2002-12-30 2005-05-20 Сибирский государственный аэрокосмический университет им. акад. М.Ф. Решетнева Method of steel items surfaces hardening
RU2313581C2 (en) * 2005-10-20 2007-12-27 ООО "Композит" Manual plasma quenching method
RU2339704C1 (en) * 2007-02-13 2008-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Method of combined magnetic-impulse processing of surfaces of tools and machine parts
RU2431684C1 (en) * 2010-05-12 2011-10-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys
RU2536854C2 (en) * 2012-08-07 2014-12-27 Алексей Анатольевич Тимофеев Steel articles surface hardening
CN107012305A (en) * 2017-03-24 2017-08-04 江苏大学 A kind of ultrasonic coldworking strengthened method and device of structural member connecting hole

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2524001B1 (en) * 1982-03-25 1987-02-20 Pechiney Aluminium COOLING PROCESS MINIMIZING DEFORMATION OF METALLURGICAL PRODUCTS
SU1507813A1 (en) * 1987-12-22 1989-09-15 Институт Прикладной Физики Ан Мсср Electrolytic heating method
SU1724704A1 (en) * 1989-09-19 1992-04-07 Центральный Научно-Исследовательский Институт Механической Обработки Древесины Всесоюзного Научно-Производственного Объединения Лесопильной Промышленности "Союзнаучдревпром" Set for electric-contact hardening or circular saw teeth
RU2252266C2 (en) * 2002-12-30 2005-05-20 Сибирский государственный аэрокосмический университет им. акад. М.Ф. Решетнева Method of steel items surfaces hardening
RU2313581C2 (en) * 2005-10-20 2007-12-27 ООО "Композит" Manual plasma quenching method
RU2339704C1 (en) * 2007-02-13 2008-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Method of combined magnetic-impulse processing of surfaces of tools and machine parts
RU2431684C1 (en) * 2010-05-12 2011-10-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys
RU2536854C2 (en) * 2012-08-07 2014-12-27 Алексей Анатольевич Тимофеев Steel articles surface hardening
CN107012305A (en) * 2017-03-24 2017-08-04 江苏大学 A kind of ultrasonic coldworking strengthened method and device of structural member connecting hole

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Meng et al. High speed TIG–MAG hybrid arc welding of mild steel plate
RU2563572C1 (en) Steel articles surface hardening
CN109202291B (en) Pulse laser induced arc welding method for inhibiting sheet welding burn-through defect
Arif et al. Alternating current-gas metal arc welding for application to thick plates
Ismail et al. Surface hardening of tool steel by plasma arc with multiple passes
Ye et al. Research on arc interference and welding operating point change of twin wire MIG welding
RU2735698C1 (en) Method of electroarc hardening of steel products
RU2536854C2 (en) Steel articles surface hardening
RU2686505C1 (en) Method of plasma processing of metal products
Özbek et al. Surface properties of M2 steel treated by pulse plasma technique
RU2618013C1 (en) Method of laser welding of metal coatings
Jia et al. Rotating-tungsten narrow-groove GTAW for thick plates
RU2252266C2 (en) Method of steel items surfaces hardening
Saraev et al. Control of structure and properties of deposited wear-resistant coatings by modification of the melt of the low-frequency modulation take
RU2699599C1 (en) Method of steel surface hardening
RU2418661C1 (en) Method of welding by three-phase arc
RU2571668C2 (en) Arc welding by single coated electrode
Schwab et al. TIG welding of titanium alloy VT22 performed using the external control magnetic field
RU74922U1 (en) DEVICE FOR ELECTRIC ARC Hardening
RU95665U1 (en) DEVICE FOR PLASMA HARDENING OF PRODUCTS FROM STEEL AND CAST IRON IN AUTOMATIC AND MANUAL MODES BY TWO-ARROW PLASMOTRON
SU1761402A1 (en) Method for plasma surface welding
Midawi et al. Comparison of hardness and microstructures produced using GMAW and hot-wire TIG mechanized welding of high strength steels
RU2718522C1 (en) Method of electric contact thermal strengthening of cutting parts of working tools
Saraev et al. Influence of surfacing modes on the characteristics of heat and mass transfer of the electrode material and the formation of a dispersed structure in coatings
RU2560493C2 (en) Plasma thermal processing of article surface layer