SU1654374A1 - Способ цементации стальных изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к химико-термической обработке с использованием лазерного излучени , в частности цементации , и мокет быть использовано в машиностроении дл  поверхностного упрочнени  стальных изделий, преимущественно птампового инструмента. Цель изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости обработанных изделий за счет устранени  поверхностных микродефектов . Способ цементации стальных изделий включает последовательное нанесение на обрабатываемую поверхность сло  железного порошка,сло  графитового порошка, создание в зоне обрабатываемой поверхности стационарного магнитного пол  за счет пропускани  через обрабатываемое ичг;елие посто нного тока и лазерный нагрев обрабатываемой поверхности, Ik юль- зование данного способа обссьг икает повышение эксплуатационной стойкости обрабатываемых изделии ь 1,Ь 1,7 раза по сравнению с обработке1 известным способом. (С

Description

Изобретение относитс  к области металлургии, а именно к химико-термической обработке с использованием лазерного излучени , в частности цементации, и может быть использовано в машиностроении дл  поверхностного упрочнени  стальных изделий, преимущественно штампового инструмента .

Цель изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости обработанных изделий за счет устранени  поверхностных микродефектов

Способ осуществл етс  следующим образом.

На обрабатываемую поверхность нанос т ферромагнитное железное порошковое покрытие, затем нанос т графитное порошковое покрытие, .ицы которого распредел ютс  между частицами железного ферромагнитного покрыти , и создают в зоне обработки электрическое поле. Под воздействием электрического пол  частицы железного покрыти  перераспредел ютс  на поверхности, подлежащей сор , и, концентриру сь по границам имеющихс  поверхностных микродефект ОБ, вы вл ют их. При перемещении эш частицы , выполн   роль транспортного средства, способствуют сочдада участков поверхности с повьпчеьной концентрацией графита в Meeiax пс верхностных микродефектов. Псспе этого осуществл ют лазерный нагрев обрабатываемой поверхности. При этом

ъа&

0

кл J03 -vi

Й

А.

а счет увеличени  поглощающей спообности поверхности в месте микроефекта обеспечиваетс  локальное увеичение интенсивности лазерного возействи , позвол ющее устранить по- ерхностный микродефект.

Поверхностные микродефекты  вл ютс  онцентраторами напр жений и привод т к о влению и развитию разгарных трещин, что приводит к уменьшению эксплуатационной стойкости штампов, сокращению межремонтного периода, увеличению затрат на ремонт и восстановление штампов, повышенному расходу штамповых сталей.

Предлагаемый способ позвол ет вы вить поверхностные дефекты на поверхности , подлежащей обработке, создать повышенную поглощающую способность в зоне дефектов за счет концентрации в ней поглощающего покрыти  и обеспечить при лазерном нагреве температуру, достаточную дл  эа- плавлени  дефекта.

Пример. Лазерной химико-термической обработке подвергают образец , изготовленный из стали Ди-22 (4Х4МВФС) размерами 10 х 10 50 мм, предварительно прошедший ковку, отпуск , предварительную механическую обработку, закалку, отпуск И шлифовку по плоскост м. Как правило, на обработанных плоскост х имеютс  микродефекты . С целью получени  дополнительной информации о наличии поверхностных микродефектов образец подвергают контролю методом цветной дефектоскопии. На поверхности размерами 10 50 мм было вы влено четыре микродефекта в виде волосовины. Лазерную химико-термическую обработку производ т следующим образом. На поверхность образца нанос т ферромагнитное порошковое покрытие в виде железных опилок с размерами частиц 60 мкм. Нанесение провод т при непрерывном перемещении образца со скоростью 0,8 м/мин. Затем нанос т углеродсодержащее порошковое покрытие , скорость перемещени  образца составл ет 0,25 м/мин. 55 качестве углеродсодержащего покрыти  используют графитовый порошок марки ПМ-15 с размерами частиц 10 мкм. Толщина двухслойного покрыти  равна 100 мкм, толщина графитового покрыти  равна 20 мкм. После нанесени  ферромагнитного и углеродсодержащего покрытий

0

5

0

5

0

5

0

5

через образец пропускают посто нный электрический ток, напр жением 9 В. В качестве источника напр жени  используют стандартный выпр митель модели ВСА-5К. При прохождении электрического тока через образец частицы железного порошка концентрируютс  в зонах нахождени  поверхностных микродефектов. При перемещении ферромагнитные железные частицы увлекают за собой частицы графита, толщина которого в зоне микродефекта увеличиваетс  и составл ет 50 мкм (при исходной 20 мкм). Собственно лазерную обработку осуществл ют на лазерной технологической установке ЛТН-103, оснащенной оптической системой COIC-1, на следующих технологических режимах: Мощность лазерного излучени 250 Вт

Диаметр фокального п тна0,1 мм

Перекрытие фокального п тна50% Скорость сканировани  0,5 м/мин После лазерной обработки всей площади обрабатываемой поверхности провод т металлографические исследовани  зоны лазерной обработки. Проведенные металлографические исследовани  показывают, что в зоне микродефектов глубина проплавлени  составл ет 16 мкм, тогда как в зонах отсутстви  дефектов наличие микросплава не обнаружено.

Контрольные исследовани  обработанной поверхности образца методом люма показывают отсутствие вы вленных ранее микродефектов. Штампы, изготовленные из стали ДИ-22 и обработанные по известному и предлагаемому способам, испытывают при изготовлении деталей из стали 12Х18Н10Т на серийном оборудовании.

Испытани  показывают, что использование предлагаемого способа обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости штампов в 1,5-1,7 раза по сравнению со штампами, обработанными по известному способу.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ цементации стальных изделий преимущественно из штамповых сталей, включающий нанесение на обрабатываемую поверхность углеродсодер5 1654374. 6

   жащего порошка, создание в зоне об-повышени  эксплуатационной стойкости

   рабатываемой поверхности стационар-обработанных изделий за счет устраненого магнитного пол  за счет пропус-ни  поверхностных микродефектов, на

   кани  через обрабатываемое изделие, обрабатываемую поверхность предварипосто нного тока и лазерный нагревтельно нанос т слой железного порошобрабатываемой поверхности, о т л и-ка, а в качестве углеродсодержащего

   чающийс  тем, что, с цельюпорошка используют графит.