Способ упрочнения стальных изделий и устройство для его осуществления

(22) 05,12.9 с 6 ЫХ ГО ми ый щий ть сть уры гой ьным Государственный Комитет поизобретениям и открытиямпри ГКНТ СССР вторскому свидетельству(71) Уфимский нефтяной институт(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Сущность изобретения; поверхстального изделия нагревают до темпер.плавления электрической короткойобратной полярности дисковым угол(51) 5 С 23 С 8/52 электродом силой тока 250 - 1000 А перемещением зоны нагрева со скоростью10 м/мин, При этом электрод охлажда жидким теплоносителем, Устройство соде жит имеющий возможность вращения эле трод с расположенным по его торцам контактирующим с ним теплообменником виде полых дисков с сегментными выреза со стороны изделия, токопро вод, кото р соединен с электродом через скользя контакт, имеющий возможность изменя расстояния до изделия. 2 с, и 2 з,п, ф-лы 3 ил.Изобретение относится к химико-термической обработке стали и может быть использовано для упрочнения поверхности стальных изделий,Цель изобретения - интенсификация процесса путем интенсификации процесса нагрева поверхности и повышение качества поверхности изделий за счет стабилизации горения дуги.На фиг, 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг, 1,Устройство состоит из дискового угольного электрода 1, который посажен на ось 2 электропривода 3 его вращения, По сторонам электрода 1 установлен по его форме теплообменник в виде рубашек 4, которые стягиваются между собой пружинами 5 с болтами б и контактируют с поверхностью электрода 1. При этом общая подвеска теплообменных рубашек 4 осуществлена на корпусе привода 3, Теплообменные рубашки снизу по месту подвода к поверхности изделия 7 имеют сегментный вырез 8, В теле рубашки 4 или отдельно по месту сегментного выреза 8 выполнен направляющий паз 9, в котором установлен скользящий контакт 10 с фиксатором 11, например болтом, токоподвода 12, Паз 9 выполнен таким образом, что позволяет изменять расстояние контакта 10 до места горения дуги. При подводе токоподвода к рубашкам 4 можно исключить применение скользящего контакта 10, т.е, он может перемещаться как радиально, так и по дуге радиусом электрода 1,Сущность способа заключается в том, что поверхность изделия нагревают до температуры плавления электрической короткой дугой током 250 - 1000 А обратной полярности угольным электродом, а зону нагрева передвигают со скоростью б - 10 м/мин, при этом электрод охлаждают жидким теплоносителем,С помощью предлагаемого устройства способ осуществляют следующим образом. Стальное обрабатываемое изделие 7 устанавливают в патрон шпинделя токарного станка (на чертежах не показано) и приводят во вращение с линейной скоростью поверхности б - 10 м/мин. Дисковый электрод 1 приводом 3 приводят во вращение в ту же сторону, т,е. встречно поверхности изделия 7. На дисковый электрод 1 через токоподвод 12 и скользящий контакт 10 подают плюсовой потенциал напряжения, а на изделие 7 минусовый потенциал. Между электродом 1 и поверхностью изделия 7 устанавливают зазор, при котором устанавливается короткая электрическая дуга с силой тока 250 - 1000 А обратной полярности, Одновременно через теплообменную рубашку 4 прокачивают холодный теплоноситель, например воду. Электрод 1 за счет тока, проходящего через него, и тепла электрической дуги нагревается, своими поверхностями контактирует с плоскостями теплообменных рубашек 4, теплоноситель забирает его тепло, тем самым охлаждает весь электрод 1, Через оборот холодный электрод 1 этой частью кромки снова поступает в зону горения дуги и таким образом обеспечивается постоянное ведение обработки поверхности изделия 7 и устойчивость дуги при большой силе тока (250- 1000 А), Расплавленный металл на поверхности изделия 7 в зоне горения электрической дуги под угольным электродом 1 насыщается углеродом, образуя мелкую аустенитно-мартенситную структуру, тем самым повышается твердость обрабатываемой поверхности,Дополнительно устойчивость горения дуги в процессе работы и установки режима нагрева электрода регулируются перемещением скользящего контакта 10 в направляющем пазу 9, что позволяет изменять длину пути анодного тока в сечении электрода 1 и, следовательно, влиять на его температурный режим, а также изменение пути анодного тока возможно посредством поворота теплообменных рубашек.Таким образом, предложенный способ в значительной степени интенсифицирует процесс упрочнения поверхности стальных изделий и повышает качество поверхности.Пример, Берут заготовку изделия диаметром 150 мм из стали марки Ст,3, Диаметр угольного электрода 150 мм. Напряжение постоянного тока 30 В. Скорость вращения заготовки и = 13 об/мин, что соответствует линейной скорости передвижения поверхности детали Ч = б м/мин, Устанавливают устойчивую дугу горения с силой тока 1 = 250 А. Через обменную рубашку прокачивают воду,Заготовку охлаждают, измеряют твердость поверхности (50 НКс) и глубину упрочнения, что составляет 1,2 мм.На этом же режиме работы снижают скорость вращения до 10 об/мин, что соответствует линейной скорости около 5 м/мин. Наблюдается незначительное разбрызгивание из жидкой ванны металла,ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 5 1На этом же режиме работы увеличивают скорость вращения до 17 об/мин, что соответствует линейной скорости 8 м/мин, Наблюдается отсутствие проплавления поверхности металла до жидкой ванны. Увеличивают силу тока до 500 А до получения жидкой ванны на поверхности изделия,Заготовку охлаждают. Твердость поверхности 50 НКс и глубина упрочнения 1,2 мм,На том же режиме увеличивают скорость вращения до 22 об/мин, что соответствует линейной скорости 10 м/мин, Наблюдается отсутствие оплавления металла до жидкой 1, Способ упрочнения стальных изделий, включающий нагрев поверхности изделий до температуры плавления электрической короткой дугой обратной полярности дисковым угольным электродом с перемещением зоны нагрева, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса путем интенсификации нагрева поверхности и повышения качества поверхности изделий за счет стабилизации горения дуги, нагрев электрической дугой проводят с силой тока 250-1000 А, а зону нагрева перемещают со скоростью 6-10 м/мин, при этом электрод охлаждают жидким теплоносителем.2. Устройство упрочнения стальных изделий, содержащее дисковый угольный электрод, имеющий возможность вращения,804149 6ванны, Повышают силу тока до 1000 А дополучения жидкой ванны на поверхностизаготовки,Заготовку остужают, Твердость поверхности 50 Нйс и глубина упрочнения 1,2 мм,На том же режиме увеличивают скоростьвращения до 25 об/мин, что соответствуетлинейной скорости примерно 12 м/мин.Наблюдается отсутствие проплавления поверхности до жидкой ванны металла, срыв дуги.По техническим причинам дальнейшее увеличение тока не проводится,г и токоподвод, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса путем интенсификации нагрева поверхности и повышения качества поверхности изделий за счет стабилизации горения дуги, устройство снабжено теплообменником, выполненным в виде расположенных по торцам электрода и контактирующих с ним полых дисков с сегментными вырезами со стороны изделия,3, Устройство по п,2, отличающееся тем, что токоподвод соединен с электродом посредством скользящего контакта.4, Устройство по п.З, отличающееся тем, что контакт выполнен с возможностью изменения расстояния до зоны обработки,