Способ термического упрочнения стальных изделий и устройство для его осуществления

/09 С 5 кого творче ельство СС9/00, 1973,Т., Барка я промышГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВ(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОйСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1775480 А 1 2(57) Использование: изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для термической обработки режущего инструмента, в частности рамных пил, Цель изобретения - повышение качества упрочнения за счет более равномерного нагрева зубьев по всей их ширине, Сущность; способ включает поочередный нагрев зубьев движущегося инструмента 5 плазменной струей, плазмотрона 4. Новым является то, что движение инструмента 5 имеет шаговый характер, а плазмотрону сообщают возвратно - поступательные перемещения в поперечном направлении относительно плоскости инструмента 5. При этом значение тока, подаваемого1775480 5 10 15 20 25 30 35 40 45 на плазмотрон 4, скорость продвижения плазмотрона 4 над инструментом 5 и расстояние от сопла 11 плазмотрона 4 до конца зуба, имеют определенные пределы величины. Устройство включает приспособления для зажатия и продвижения инструмента 5, плазмотрона 4 с соплом 11. Новым является Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для термической обработки режущего инструмента, в частности дереворежущих пил,Известен способ, а также устройство для закалки зубьев пил электроконтактным нагревом. Недостатком этого способа и устройства является то, что закалка происходит по всему сечению зуба, что повышает его хрупкость,Известны способ и устройство дяя закалки зубчатых изделий в электромагнитном поле индуктора, Недостаток этого способа и устройства - сложность оборудования и невозможность местного упрочнения режущих кромок зуба,Наиболее близким по технической сущности предлагаемому решению является способ плазменного упрочнения пилообразного режущего инструмента и устройство для его осуществления. Способ заключается в скоростном нагреве вершин зубьев высокотемпературной плазмой с последующим самоохлаждением их за счет отвода тепла вглубь металла. Устройство, реализующее этот способ, содержит приспособление для зажатия и перемещения вперед и назад пилообразного режущего инструмента, в частности, рамных пил, Плазмотрон в этом устройстве установлен неподвижно. Пила перемещается относительно плазмотрона вдоль своей продольной плоскости.Недостатком иавестного способа является неравномерность нагрева по всей ширине режущей кромки зубьев при перемещенииплазменной струи вдоль закаляемого инструмента из-за флуктуаций плазменной струи.Кроме того, левая и правая кромки зуба при этом упрочняются в неодинаковой степени.Степень закалки середины и краев вершины зуба различна, особенно заметно это различие при плазменной обработке пил толщиной более 4 мм и пил с разводом зубьев(в данном случае неравномерность распределения твердости по ширине кромки может достигать 40 ). то, что устройство снабжено механизмом возвратно в поступательно движения плазмотрона 4 и шагового перемещения инструмента 5, Сопло 11 плазмотрона 4 снабжено электромагнитом для жесткой фиксации плазменной струи в одном положении, 2 с. и, ф-лы, 3 табл., 3 ил. Целью предполагаемого изобретения является повышение качества упрочнения за счет более равномерного и оптимального нагрева зубьев по всей их ширине,Поставленная цель достигается тем, что в способе плазменного упрочнения пилообразного режущего инструмента, включающем поочередный нагрев зубьев продвигающегося пилообразного инструмента плазменной струей, согласно изобретению, плазмотрону сообщают возвратно-поступательные перемещения в поперечном относительно плоскости инструмента направлении, а движению пилообразного инструмента придают однонаправленный шаговый характер, причем по-. перечное движение плазмотрона производят в момент каждой остановки пилообразного инструмента, над вершиной его зуба, со скоростью 5 - 30 мм в секунду, при этом ток на плазмотрон подают в пределах 80-350 А, а расстояние между соплом плазмотрона и вершиной обрабатываемого зуба выдерживают в пределах 2-10 мм.Поставленная цель достигается также тем, что устройство для плазменного упрочнения пилообразного режущего инструмента, включающее приспособления для зажатия инструмента и продвижения его в продольном направлении, плазмотрон, имеющий плазменное сопло с установленным внутри него катодом, систему электро-, газо-и водоснабжения плазмотрона, согласно изобретению, снабжено механизмом возвратно-поступательного перемещения плазмотрона, а приспособление для продвижения пилообразного инструмента имеет шаговый механизм, при этом.плазмотрон снабжен электромагнитом, установленным внутри сопла, концентрично его выходному отверстию, для создания направленного вдоль продольной плоскости инструмента электрического магнитного поля, действующего на участок между торцом катода и выходным срезом сопла.П р и м е р. Были проведены опытные плазменные закалки режущих кромок зубьев рамных пил из стали 9 ХФ, Опытная уста 1775480новка на основе заточного станка типаТЧПР - 2 и плазмотрона ГН. Питание плаэмотрона от преобразователя ПС. Плазмообразующий газ-аргон,Результаты закалок приведены втабл, 1 - 3.Из приведенных в табл, 1, 2 и 3 результатов видно, что предложенный режим упрочнения является наиболее оптимальным.На фиг. 1 изображено устройство для плазменного упрочнения, вид сверху; на фиг. 2 -сопло плазмотрона с электромагнитом, видсбоку, разрез; на фиг, 3 - расположениеэлектромагнита на сопле плазмотрона, видснизу.Устройство имеет основание 1, на котором закреплены станины 2 и 3, На направляющей станине 2 расположен плазмотрон4 с воэможностью перемещения вдоль нее.На станине 3 крепится обрабатываемый инструмент 5 зубьями кверху, Станина 3 может свободно перемещаться вдольоснования 1 на всю длину инструмента 5. Сплазмотроном 4 через редуктор сообщенэлектродвигатель б, На основании 1 укреплен электродвигатель 7, приводящий в движение кулисный шаговый механизм 8,штырь 9 которого зацепляется зубом 17 пилообразного инструмента 5. Электродвигатели.6 и 7 электромеханически связанымежду собой, 11 лаэмотрон 4 подключен ксистеме 10 электро - , газо - и водоснабжения.Плазмотрон 4 имеет сопло 11 ( см. 2, 3),, с внутренним отверстием, включающим конический участок 12 и выходное цилиндрическое отверстие 13, В области коническогоучастка 12 расположен торец катода 14.Внутрь выходного конца сопла 12 вделанэлектромагнит 15 таким образом, что анрасположен вокруг отверстия 13, для создания электромагнитного поля на участкемеждуторцом катода 14 и выходным срезомсопла 11, или, другими словами, на уровнецилиндрического отверстия 13, Вырывающаяся из сопла 11 плазменная струя 16 может иметь ширину, больше ширины зуба 17.Устройство работает следующим образом,Включается электродвигатель 7, кулисный шаговый механизм 8 прокручивается иштырь 9, зацепляясь за зуб 17 инструмента5, проталкивает последний на один шаг,равный длине основания зуба 17. Зуб 1.7 приэтом останавливается точно под линиейследования сопла 11 плазмотрона 4. Послеостановки двигателя 7, через электромеханическую связь включается электродвигатель 6, и работающий плазмотрон 4продвигается по направляющей станине 2над инструментом 5, закаляя его зуб 17. После остановки двигателя 6 включается электродвигатель 7 и инструмент 5 продвигается вперед еще на один шаг, подставляя следующий зуб 17 для обработки, Далее включается электродвигатель б и плазмотрон 4, возвращаясь в исходное положение, вновь проходит над инструментом 5, закаляя его следующий зуб 17. Таким образом проходит обработку весь пилообразный инструмент 5.При этом ток на плазмотрон 4 подается в пределах 80-350 А, скорость движения плазмотрона 4 над инструментом 5 состав 5 10 ляет 5 - 30 мм/с, а расстояние между соплом 15 11 и плазмотрона 4 и вершиной зуба 17устанавливается в пределах 2 - 10. Электромагнит 15 создает электрическое магнитное поле, направленное вдоль продольной плоскости инструмента 5, Плазменная струя 16 под действием электромагнитного поля приобретает вид, показанный на фиг. 3, с расширением вниз от среза сопла. При воздействии электромагнитного поля флуктуации плазменной струи прекращаются и она жестко фиксируется в одном положении, что увеличивает равномерность нагрева зубьев и повышает качество закалки инструмента. 2025 рочнения пилообразного режущего инструмента и устройство для его осуществления позволяет, по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями, превысить качество упрочняемой поверхности и увеличить тем самым срокслужбы режущих инструментов. 35 Формула изобретения1. Способ термического упрочненил 40 стальных изделий, преимущественно пилообразного режущего инструмента, включающий перемещение инструмента заданным образом, нагрев зубьев инструмента плазменной струей от плазмотрона с заданной силой тока и расстоянием между соплом плазмотрона и вершиной обрабатываемого зуба, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества изделий путем равномерной закалки зубьев, перемещение инструмента осуществляют с остановками, плазмотрону сообщают возвратно-поступательное движение в поперечном относи елька плоскости инструмента направлении, при этом поперечное движение плазмотрона осуществляется в момент остановки инструмента над вершинами его зуба со скоростью 5-30 мм/с, силу тока задают величиной 80 - 350 А, а расстояние между соплом и вершиной зуба поддерживают равным 2 - 10 мм,30 Предгагаемый способ плазменного уп1775480 Таблица 1 Скорость поперечного перемещения плазма / Максимальная твердость вершины з ба,МПаПримечание 0 6500 700 800 500 0,7 0.3 б Гри Глубина закален ной зоны, ммРасстояние от соплаплазмотрона до вершины зуба, мм Максимальная твердость вершины зубаЛПа,2 Таблица ок плазмо Пр убина закаленной зоны, мм Максимальная вердость вершины з ба,МПаПримечани 500 6700 7600 8500 80 00 50 1,2 2. Устройство для термического упрочнения стальных иэделий, преимущественно пилообразного режущего инструмента, содержащее приспособление для зажатия и движения в продольном направлении инструмента, плазмотрон, выполненный в виде сопла с установленным внутри катодом, систему электрогазоводоснабжения плазмот 5,015,030,032,0 рона, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества изделий путем равномерной закалки зубьев, устройство снабжено механизмом возвратно - поступательного 5 перемещения плазмотрона, внутри соплаконцентрично его выходному отверстию электромагнитом, а приспособление для движенля инструмента - шаговым механизмом. лишком большая глубина, проявляетсяхрупкость Допустимо.Хорошее значение Предельно малая глубина закалкиНедостаточная гл бина закалки Набл юдаетс ое оплавлещих кр Хорошее э Хорошее з Предельномые зна Недостат гл бина з я частичние режуомок начение начение допостичение очная акалки Недостаточная глубина глубина закалкиДопустимоХорошее значение Допустимое значение,мах, гл.за к.лишком большая глуина, оплавление кромокз ба1775480 едактор А.Бе аказ 4022 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва,Ж, Рэущская наб 4/5 ТС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. У д, ул.Гагарина Со Тех тель А.ОрешкинаМ. Моргентал Корректор Л.Лука