Устройство для поверхностного упрочнения металлической поверхности

Авторы патента:

C23C8/36 - с использованием ионизированных газов, например ионоазотирование (разрядные трубки с устройствами для ввода объектов или материалов, подлежащих воздействию разряда H01J 37/00)

C23C14/56 - устройства, специально приспособленные для непрерывного процесса покрытия; приспособления для поддержания вакуума, например вакуумные затворы

Владельцы патента RU 2748675:

Журавлёв Андрей Вячеславович (RU)
Чекалова Елена Анатольевна (RU)

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано для технологических процессов поверхностного упрочнения металлических поверхностей. Устройство содержит блок формирования коронного разряда и сопло с металлическим наконечником, имеющим отверстие для выхода озонированного воздуха, с муфтой, в которой установлен штуцер для подвода сжатого воздуха в сопло, и муфтой для подвода высоковольтного провода внутрь сопла, при этом блок формирования коронного разряда подключен к упомянутому наконечнику и посредством упомянутого высоковольтного провода подключен к электроду, установленному в сопле с возможностью образования коронного разряда между ним и упомянутым наконечником. При этом устройство снабжено металлизированной губкой-сепаратором, расположенной в выходной части сопла на упомянутом электроде, а сопло выполнено в виде полипропиленовой трубы. Использование изобретения позволяет повысить качество упрочненной поверхности и производительность процесса упрочнения за счет существенного увеличения количества заряженных ионов кислорода и озона в потоке сжатого воздуха, воздействующего на упрочняемую поверхность, что позволяет осуществить ускоренный процесс получения оксидного слоя на металлической поверхности. 1 ил.

Из уровня техники известны устройства, используемые для повышения стойкости (упрочнения), например, режущего инструмента и обрабатываемой им детали путем воздействия на их поверхность озонированного воздушного потока - RU 2549818 C1, 27.04.2015 /Д1/ или RU 2279962 C1, 20.07.2006 /Д2/. Устройство по ДО, которое может быть принято в качестве прототипа к заявляемому изобретению, содержит сопло с наконечником, имеющим отверстие для выхода озонированного воздуха, с муфтой для установки штуцера для подвода сжатого воздуха и муфтой для подвода высоковольтного провода, при этом высоковольтный провод соединяет электрод, установленный в сопле, с блоком формирования коронного разряда, который связан также с наконечником сопла.

Недостатками известных устройств является невысокая эффективность упрочнения поверхности металлических изделий, особенно в условиях ограниченного времени, определяемого технологическим процессом обработки.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства для поверхностного упрочнения металлической поверхности, позволяющего существенно повысить эффективность процесса упрочнения при невысоких затратах времени.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является повышение качества упрочненной поверхности и повышение производительности за счет существенного увеличения количества заряженных ионов кислорода и озона в потоке сжатого воздуха, воздействующего на упрочняемую поверхность, позволяющих ускорить процесс диссоциации для получения холодной плазмы на выходе из сопла, что позволяет сократить время получения необходимого для упрочнения оксидного слоя на поверхности изделия.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для поверхностного упрочнения металлической поверхности, содержащее блок формирования коронного разряда и сопло с металлическим наконечником, имеющим отверстие для выхода озонированного воздуха, с муфтой, в которой установлен штуцер для подвода сжатого воздуха в сопло, и муфтой для подвода высоковольтного провода внутрь сопла, при этом блок формирования коронного разряда связан с наконечником сопла и посредством упомянутого высоковольтного провода подключен к электроду, установленному в сопле с возможностью образования коронного разряда между ним и упомянутым наконечником, снабжено металлизированной губкой-сепаратором, расположенной в выходной части сопла на упомянутом электроде, а сопло выполнено в виде полипропиленовой трубы.

Изобретение поясняется чертежом, где показана конструкция сопла в разрезе.

Устройство содержит блок 1 формирования коронного разряда, который может быть реализован, например, аналогично как в прототипе (Д2) с возможностью регулировки параметров выходного напряжения и их отображения, например, на цифровом микроамперметре. Один из полюсов выхода блока 1 посредством высоковольтного провода 2 и центрирующего крепежного элемента 9 соединен с электродом 3, расположенным в сопле 4, которое выполнено в виде полипропиленовой трубы, имеющей металлический наконечник 11 с отверстием 5 для выхода озонированного воздуха, муфту 6 для подвода высоковольтного провода внутрь сопла и муфту 7, в которой установлен штуцер 8 для подвода сжатого воздуха в сопло. Наконечник И соединен с другим полюсом выхода блока 1. В выходной части сопла 4 на электроде 3 расположена металлизированная губка-сепаратор 10.

Устройство работает следующим образом.

Высокое напряжение с выхода блока 1, параметры которого могут быть установлены по цифровому микроамперметру, через высоковольтный провод 2 подается на электрод 3 и наконечник 11, при этом также заряжается металлизированная губка -сепаратор 10.

Через штуцер 8 в сопло 4 подводится сжатый воздух, который, проходя внутри сопла вдоль электрода 3 и через металлизированную губку-сепаратор 10, заряжается. Активнее всего заряжается кислород. Заряженные атомы кислорода распадаются на ионы кислорода и озон, который также неустойчив и распадается на ионы кислорода и атомы кислорода. За счет высоких напряжения и давления сжатого воздуха указанный процесс ускоряется и на выходе сопла 4 за счет образования коронного разряда между электродом 3 и металлическим наконечником 11 формируется холодная плазма, которая направляется на упрочняемую поверхность.

Заряженные ионы и атомы осаждаются на металлической поверхности, создавая тонкий оксидный слой.

Устройство позволяет изменять количество заряженных частиц за счет регулирования параметров высокого напряжения, подаваемого с блока 1, и давления сжатого воздуха, подаваемого в сопло. В результате за счет образования большого количества заряженных положительных ионов кислорода происходит ускоренный процесс получения оксидного слоя на металлической поверхности.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить качество упрочненной поверхности и производительность процесса упрочнения за счет существенного увеличения количества заряженных ионов кислорода и озона в потоке сжатого воздуха, воздействующего на упрочняемую поверхность.

Устройство для поверхностного упрочнения металлической поверхности осаждением на ней оксидного слоя, содержащее блок регулировки выходного напряжения, сопло с металлическим наконечником, имеющим отверстие, и штуцер для подвода воздуха в сопло, отличающееся тем, что упомянутый блок представляет собой блок регулировки выходного напряжения для формирования коронного разряда, при этом упомянутый блок подключен к упомянутому наконечнику и посредством высоковольтного провода подключен к электроду, установленному в упомянутом сопле, с возможностью образования коронного разряда между указанным электродом и упомянутым наконечником для формирования холодной плазмы, содержащей ионы кислорода, направленной на упрочняемую металлическую поверхность, при этом сопло выполнено в виде пропиленовой трубы, имеющей муфту для подвода высоковольтного провода внутрь сопла и муфту, в которой установлен штуцер для подвода сжатого воздуха в сопло, а в выходной части сопла на упомянутом электроде расположена металлизированная губка-сепаратор, выполненная с возможностью прохода через нее сжатого воздуха с образованием ионов кислорода и озона.

Изобретение относится к упрочнению ультрадисперсного твердого сплава. Ультрадисперсный твердый сплав сначала спекают при температуре 1400-1650 °С и охлаждают, затем проводят азотирование в вакуумной печи в среде азота при температуре 900-1200 °С и давлении 5 Па.

Способ интенсификации процесса низкотемпературного ионного азотирования изделий из титановых сплавов // 2717124

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, в медицине и деталей в других отраслях промышленности, работающих в условиях изнашивания.

Способ азотирования оксидных соединений, находящихся в твердой фазе // 2713008

Изобретение относится к области термо-химической обработки материалов. Способ плазменного азотирования оксида кремния в твердой фазе в контролируемой среде включает воздействие на упомянутый оксид кремния низкотемпературной азотной плазмой при атмосферном давлении в течение 7-10 секунд.

Способ ионного азотирования в скрещенных электрических и магнитных полях // 2711067

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно к вакуумному ионно-плазменному азотированию, и может быть использовано в машиностроении для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей машин и инструментов, изготовленных из стали.

Способ повышения износостойкости детали типа зубчатое колесо // 2711064

Изобретение относится к области технологии машиностроения, а именно к зубчатым передачам, и предназначено для обеспечения высокой износостойкости зубчатого зацепления, позволяет повысить долговечность зубчатых передач.

Способ комбинированного упрочнения режущего инструмента // 2708024

Изобретение относится к ионно-плазменной технологии и может быть использовано для упрочнения режущего инструмента. Способ комбинированного упрочнения режущего инструмента включает заполнение газовой плазмой рабочей вакуумной камеры с установленным внутри нее режущим инструментом, нагрев и выдержку режущего инструмента в азотной плазме и синтез на его поверхности из плазмы износостойкого покрытия.

Способ изготовления закаленных под прессом деталей из стальных листов или стальных лент с покрытием на основе алюминия и закаленная под прессом деталь из них // 2704340

Изобретение относится к изготовлению закаленных под прессом деталей из стальных листов или стальных лент с покрытием на основе алюминия. Предложен способ, в котором на стальной лист или стальную ленту наносят основной слой покрытия на основе алюминия методом горячего погружения, после которого до процесса формования стальной лист или стальную ленту с основным слоем покрытия подвергают плазменному оксидированию и/или обработке горячей водой, и/или обработке водяным паром, и на поверхности основного слоя покрытия путем образования оксидов или гидроксидов образуют поверхностный слой, содержащий оксид и/или гидроксид алюминия.

Способ упрочнения твердых сплавов // 2693238

Изобретение относится к способу упрочнения твердого сплава и может найти применение в машиностроении при изготовлении изделий порошковой металлургии из твердых сплавов, применяемом для холодной и горячей механической обработки металлов и сплавов, например, резанием.

Способ низкотемпературного ионного азотирования титановых сплавов с постоянной прокачкой газовой смеси // 2687616

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, работающих в условия износа, в медицине и других отраслях промышленности.

Способ и устройство для термохимического упрочнения деталей // 2687385

Изобретение относится к способу и устройству для термохимического упрочнения деталей. Упомянутый способ включает по меньшей мере одну стадию науглероживания в углеродсодержащей газовой атмосфере с давлением менее 50 мбар, причем детали выдерживают при температуре от 900 до 1050°С, и по меньшей мере одну стадию азотирования в азотсодержащей газовой атмосфере с давлением менее 50 мбар, причем детали выдерживают при температурах от 800 до 1050°С, азотсодержащая газовая атмосфера содержит молекулярный азот (N2) в качестве донорного газа и возбуждается посредством разрядной плазмы.

Устройство для вакуумного нанесения покрытия и способ нанесения покрытия на подложку // 2744334

Изобретение относится к устройству для вакуумного непрерывного нанесения на движущуюся подложку покрытий, образованных из металла или металлического сплава. Устройство содержит вакуумную камеру, через которую подложка способна перемещаться по заданной траектории движения, при этом вакуумная камера дополнительно содержит центральный корпус, имеющий входное отверстие и выходное отверстия для подложки, расположенные на двух противоположных сторонах центрального корпуса, и устройство для нанесения покрытия струей пара, при этом внутренние стенки центрального корпуса приспособлены для нагревания при температуре выше температуры конденсации паров металла или металлического сплава, пароотделитель в виде внешнего корпуса, размещенного на выходном отверстии для подложки центрального корпуса, при этом внутренние стенки пароотделителя приспособлены поддерживаться при температуре ниже температуры конденсации паров металла или металлического сплава, при этом канал, соединяющий центральный корпус с пароотделителем, снабжен, по меньшей мере, одним тепловым соединителем, который проходит, по меньшей мере, от внутренних стенок центрального корпуса до внутренних стенок пароотделителя.