Способ упрочнения стальных деталей

 

Изобретение относится к термической обработке к термической обработке стали при помощи концентрированных источников энергии и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей цилиндрической формы. Цель изобретения - улучшение качества обработки путем стабилизации электрической дуги и предохранения окисления поверхности детали. Сущность изобретения заключается в том, что упрочнение поверхности осуществляют путем ее нагрева дугой постоянного тока обратной полярности, т.е. с подачей минуса на детали, образуемой между неподвижным или вращающимся графитовым электродом и деталью в среде раствора солей высших жирных кислот при зазоре между электродом и деталью 0,08-0,2 мм и токе дуги 20-50 А. 2 ил.

Изобретение относится к термической обработке стали при помощи концентрированных источников энергии и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей цилиндрической формы. Цель изобретения улучшение качества обработки путем стабилизации электрической дуги и предохранения окисления поверхности детали. На фиг. 1 показана схема упрочнения стальных деталей неподвижным электродом; на фиг.2 то же, вращающимся электродом. С целью упрочнения поверхности детали между графитовым электродом 1 и деталью 2 устанавливается зазор δ. В зону межэлектродного зазора подается раствор солей высших жирных кислот. Деталь приводится во вращение ми между ней и электродом возбуждается дуга обратной полярности (минус на детали) о источника 3 постоянного тока. Под действием электрической дуги поверхность детали быстро разогревается до 120 140^oC и за счет быстрого теплоотвода в тело детали и в окружающую среду происходит закалка и упрочнение поверхностного слоя. Между электродом и упрочняемой поверхностью детали необходимо поддерживать зазор 0,08 0,2 мм. Уменьшение межэлектродного зазора при упрочнении стали 45 до 0,08 мм приводит к вытеснению жидкого металла из зоны упрочнения, переносу его на поверхность электрода, в результате чего дуга начинает прерываться из-за возникновения мостиков с повышенной проводимостью и в конечном итоге процесс прекращается. Если межэлектродный зазор оказывается более 0,2 мм, материал электрода интенсивно и неравномерно выгорает, а на поверхности упрочняемой детали наблюдаются явные следы эрозии, т.е. при зазорах менее 0,8 мм стабильность процесса нарушается, а при зазорах более 0,2 мм снижается качество упрочняемой поверхности. Значение тока электрической дуги устанавливают в интервале 20 50 А. При упрочнении той же стали 45 при значении тока электрической дуги 20 А глубина упрочненного слоя составляет 0,05 м, что недостаточно для большинства практических случаев, кроме того, наблюдается частое прерывание дуги, что приводит к неравномерному упрочнению поверхности. При увеличении тока до значения 50 А происходит значительное оплавление поверхностного слоя, ухудшается исходная макро геометрия поверхности, что вызывает необходимость последующей механической обработки шлифованием и приводит в результате к уменьшению окончательной глубины упрочненного слоя до 0,15 мм. Т.е. уменьшение тока души до значения менее 20 А приводит к нарушению стабильности процесса и понижению качества упрочняемой поверхности, а увеличение до более 50 А к ухудшению качества поверхности. При этом под качеством поверхности понимается совокупность свойств поверхностного слоя. Применение в качестве рабочей среды раствора солей высших жирных кислот позволяет стабилизировать электрическую дугу на межэлектродных промежутках 0,08 0,2 мм, свести к минимуму испарений графитового электрода и предохранить упрочняемую поверхность от окисления, обеспечивая ее высокое качество. Ведение процесса на постоянном токе обратной полярности обеспечивает устойчивость электрической дуги в указанных интервалах значений тока и межэлектродного зазора. Пример. Для упрочнения поверхности цилиндрической детали из стали 45 между ней и вращающимся электродом из графита марки ЭЭГ устанавливается межэлектродный зазор d= 0,15 мм. В зазор подается смесь следующего состава, стеарат калия 60, пальмитат натрия 15, вода-остальное. К детали и электроду подводится постоянный ток обратной полярности величиной 30 А. Деталь приводится во вращение и между ней и электродом возбуждается электрическая дуга. Деталь быстро разогревается до 1200 1400^oC, и за счет теплоотвода в тело детали и в рабочую среду образуется упрочненный слой глубиной 0,25 мм, имеющий микротвердость 950·10⁷ Па, а шероховатость поверхности не ухудшается по сравнению с исходной. Предложенный способ отличается простотой и надежностью, обеспечивает высокие механические характеристики и качество упрочняемой поверхности. Эффективность предложенного способа заключается в производительном поверхностном упрочнении стальных деталей и увеличении из износостойкости до 9 раз, а долговечности по усталостной прочности до 6 раз.

Формула изобретения

Способ упрочнения стальных деталей преимущественно цилиндрической формы, включающий нагрев под закалку поверхности электрической дугой с заданной силой тока, возбуждаемой между неподвижным или вращающимся графитовым электродом и поверхностью детали, расположенной на заданном расстоянии от электрода, с подачей на деталь, и электрод заданной полярности электрического тока, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества обработки путем стабилизации электрической дуги и предохранения окисления поверхности детали, между поверхностью детали и электродом подают раствор солей высших жирных кислот, нагрев осуществляют при токе дуги 20 50 А и расстоянии между деталью и электродом 0,08 0,2 мм, а минус электрического тока подают на деталь.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2