SU1010875A1 - Устройство дл поверхностной закалки стали - Google Patents

Abstract

Применение сильно точного ускорител  рел тивистских электронов в качестве устройства дл  поверхностной закалки стали. (Л эо j с 

Description

Изобретение относитс  к области термической обработки металлов. Известны устройства дл  поверхностной закалки стали, принцип деис ВИЯ которых основан на нагреве поверхностного сло  детали до темпера туры аустеЕ{изации с последующим быс рым охлаждением в закалочной среде К этому классу устройств относ тс  Широко распространенные устройства, использующие индукционный нагрев поверхностного сло  металла (индукционна  закалка) Л . Однако подобные устройства не по звол ют производить локальную обработку заданных участков детали и требуют наличи  закалочной средьь Наиболее близким по технической сущности  вл етс  известное устройство дл  термообработки стали с непользованием лазера или электронног луча 2 . и таких устройствах происходит быстрый импульсный нагрев поверхнос ного сло  металла лаэером или электронным лучом, Последуйщее охлаждение поверхностного сло  мета ла осуществл етс  за счет теплоотвода вглубь металла, в результата чего отпадает необходимость в закалочных средах. Кроме того, подобные устройства позвол ют термообрабатывать отдельные выбранные участки поверхности детали. Недостатком таких устройств  вл етс  то, Что требуетс  длительное врем  дл  термообработки больши участков поверхности детали, так как диаметр электронного луча не превышает 1 мм. Структура закаленно поверхности детали получаетс  неодн родной, что снижает эффективность подобных устройств. К тому же подобные устройства обладают низким ПД, не превышающим. 10%. Известен наносекундный ускорител содержащий электронные пучки, отличающийс  от известных ранее трем  характерньми чертами: большой ток, недос гаема  ранее плотность электpotioB в пучке, а,р следовательно, кон центраци  энергии и мала  длительность пучка з . Наносекундные ускорители примен ютс  дл  повышени  эффективности ускорителей на встреч ных пучках (как форинжектора), дл  создани  мощных накопителей ускорен ных частиц, дл  возбуждени  импульс Ш 52 термо дерной реакции, дл  создани  активной среды в квантовых генераторах , при разработке импульсных источников рентгеновских лучей, дл  стерилизации продуктов, а также в плазмогеимии и в экспериментах. Целью изобретени   вл етс  сокращение времени процесса облучени  больших площадей термообрабатываемых деталей , получение более однородной структуры закаленного сло , а также повьш ение КПД устройства. Это достигаетс  применением силь (юточного ускорител  рел тивистских электронов в качестве устройства дл  поверхностной закалки стали. Используетс  ускоритель, работающий с широким пучком электронов диаметром 50-100 мм, в режиме отсутстви  самофокусировки пучка. Такой режим работы ускорител  осуществл етс  при больших диаметрах катода и больших зазорах между анодом и катодом ускорител , а также при наложении продольного магнитного пол  на область катод-анодного промеж тка , причем величина продольного магнитного пол  должна в несколько раз превышать собственное магнитное поле пучка. Импульсньп1 пучок рел тивистских электронов с характерной длительностью С - 10 с направл етс  на облучаемую стальную деталь и быстро нагревает тонкий слой металла до температуры аустенизации. В дальнейшем происходит охлаждение сло  металла за счет теплоотвода выделенной энергии в глубь металла, Б результате чего осуа(ествл етс  поверхностна  закалка детали. На чертеже показан выходной узел ускорител , включающий проходной изол тор 1, катод 2, анодный фланец 3 и анодный узел 4 . Предлагаемое устройство работает следующимобразом. Деталь 5 помещают в анодньй узел 4 , Анодный узел 4 располагают в анодном фланце 3. После откачки выходного узла производитс  пуск ускорител . Контрольные эксперименты были выполнены на сильноточном ускорителе рел тивистских электронов при следующих параметрах пучка: ток пучка J 10 А, энерги  электронов Е 0,5 МэВ, длительность пучка диаметр пучка д) 50

310108754

ность тока . Облу-не более 7% по диаметру образца

стальные (ст.45) Дйс-при исходной микротвердости 260 кгс/мм. ки диаметром 40 мм, толщиной Данное предложение позвол ет-под;4 мм. После однократного облу-вергать большие площади (

чени  дисков оказалось, что глубина jповерхностной закалке за один выстрел

закаленного сло  составл ет- 0,1 мм.ускорител  с хорошей однородностью

Микроструктура упрочненного сло структуры закаленного сло , причем

мелкозерниста. Микротвердость ее ЩЦ ускорителей с плотностью тока

составл ет /у 950 кгс/мм с разбросомf 10 - 10 А/см составл ет 40-50%.