RU2536854C2 - Steel articles surface hardening - Google Patents
Steel articles surface hardening Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536854C2 RU2536854C2 RU2012133867/02A RU2012133867A RU2536854C2 RU 2536854 C2 RU2536854 C2 RU 2536854C2 RU 2012133867/02 A RU2012133867/02 A RU 2012133867/02A RU 2012133867 A RU2012133867 A RU 2012133867A RU 2536854 C2 RU2536854 C2 RU 2536854C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arc
- product
- current
- hardening
- waves
- Prior art date
Links
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к термической поверхностной обработке чугуна и стали, в частности к методам упрочнения с помощью электрической дуги, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости деталей машин и различного режущего инструмента.The invention relates to thermal surface treatment of cast iron and steel, in particular to methods of hardening using an electric arc, and can be used in mechanical engineering to increase the wear resistance of machine parts and various cutting tools.
Известен способ поверхностной закалки изделий, включающий закалку путем перемещения по поверхности изделия плазменной дуги прямого действия, возбуждаемой между электродом и изделием, при этом плазменную закалку выполняют на обратной полярности, когда электрод является анодом, а изделие - катодом (см. патент РФ №2313581, кл. С21D 1/09, 2005 г.).A known method of surface hardening of products, including hardening by moving on the surface of the product, a direct-acting plasma arc excited between the electrode and the product, while plasma hardening is performed on the reverse polarity when the electrode is an anode and the product is a cathode (see RF patent No. 2313581,
Недостатком известного способа является то, что дуга получается непостоянной во времени и подвержена затуханию (блуждание дуги) из-за магнитного дутья, а так же сниженный ввод тепла в изделие и повышенный в электрод из-за несимметричности выделения энергии на катоде и аноде.The disadvantage of this method is that the arc turns out to be unstable in time and is subject to attenuation (wandering of the arc) due to magnetic blast, as well as reduced heat input to the product and increased heat due to the asymmetry of energy release at the cathode and anode.
Известен способ упрочнения поверхности стальных изделий, включающий нагрев электрической дугой обратной полярности, зажигаемой между графитовым электродом и поверхностью изделия, при относительном перемещении дуги и изделия, электрическую дугу сжимают струей инертного газа до значения плотности мощности 103 Вт/см2(см патент РФ №2252266, кл. С21С 8/52, 2002 г.).A known method of hardening the surface of steel products, including heating an electric arc of reverse polarity, ignited between a graphite electrode and the surface of the product, with relative movement of the arc and the product, the electric arc is compressed with an inert gas stream to a power density of 10 3 W / cm 2 (see RF patent No. 2252266, CL C21C 8/52, 2002).
Недостатками данного способа являются то, что обрабатываемую поверхность невозможно получить без оплавления из-за большой плотности мощности дуги и узкой площади поверхности пятна нагрева из-за обжатия столба дуги и невозможно регулировать дугу в процессе закалки The disadvantages of this method are that the processed surface cannot be obtained without melting due to the high density of the arc power and the narrow surface area of the heating spot due to compression of the arc column and it is impossible to adjust the arc during the hardening process
Техническим результатом изобретения является то, что имеется возможность повысить твердость поверхности изделия по ее площади независимо от состава металла на обрабатываемой поверхности и упростить конструкцию аппаратного оборудования для осуществления закалки.The technical result of the invention is that it is possible to increase the surface hardness of the product by its area, regardless of the composition of the metal on the surface to be treated and to simplify the design of hardware for hardening.
Для достижения технического результата способ упрочнения поверхности стальных изделий включает нагрев изделия электрической дугой переменного тока, зажигаемой между неплавящимся электродом и поверхностью изделия при относительном перемещении дуги по поверхности изделия, и регулирование тепловложения дуги, при этом нагрев ведут дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов, а тепловложение дуги осуществляют изменением силы тока или частоты тока в положительной и отрицательной полуволнах тока с изменением их продолжительности. To achieve a technical result, the method of hardening the surface of steel products includes heating the product with an alternating current electric arc ignited between the non-consumable electrode and the surface of the product with relative movement of the arc over the surface of the product, and controlling the heat input of the arc, while the heating is carried out by an alternating current arc with a rectangular pulse shape, and arc heat input is carried out by changing the current strength or current frequency in the positive and negative current half-waves with a change in their continuation lnosti.
Предлагаемый способ поясняется рисунками.The proposed method is illustrated by drawings.
На рис.1 - изображена схема обработки изделия по данному способу.Figure 1 - shows a diagram of the processing of the product by this method.
На рис.2 - изображена схема изменения дуги при изменении силы тока в положительной и отрицательной полуволне.Fig. 2 shows a diagram of the change in the arc when the current strength changes in the positive and negative half-waves.
На рис.3 - изображена схема изменения дуги в положительной и отрицательной полуволне при изменением частоты полупериодов.Fig. 3 shows a diagram of the change in the arc in the positive and negative half-waves with a change in the frequency of half-periods.
На рис.4 - изображена схема изменения дуги в положительной и отрицательной полуволне при изменением продолжительности полупериодов.Fig. 4 shows a diagram of the change in the arc in the positive and negative half-waves with a change in the duration of half-periods.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. К горелке 1 и изделию 2 подводится электрический ток. В горелке 1 закреплен неплавящийся электрод 3, между которым и поверхностью изделия 2 образуется электрическая дуга 4. Дуга 4 образуется под воздействием переменного тока, с помощью которой на изделии 2 образуется закаленный слой 5.The proposed method is as follows. An electric current is supplied to the
На электроде 3 зажигается дуга 4, которая меняет силу и длину горения, равную частоте изменения полярности, которая не влияет на затухание самой дуги до тех пор, пока к электроду 3 подведен электрический ток. Зажженная дуга 4 и поверхность изделия 2 постоянно перемещаются во встречном направлении с определенной скоростью. Это достигается за счет устройства, которое регулирует температуру нагрева поверхности до температура плавления материала изделия. В зависимости от состава материала изделия имеется возможность регулировки дуги и ее интенсивность тепловыделения за счет различных параметров тока.An arc 4 is ignited on the electrode 3, which changes the strength and length of combustion equal to the polarity change frequency, which does not affect the attenuation of the arc itself until an electric current is supplied to the electrode 3. The ignited arc 4 and the surface of the
Практическое использование предлагаемого способа производилось на образце из стали 45 диаметром 58 мм и длиной 200 мм. Закалка поверхности изделия производилась на автоматической установке со скоростью 45 м/час при базовой силе тока 160 А и длине дуги 12 мм. Закалка производилась как сплошным, так и несплошным нанесением закалочных дорожек. Было установлено, что при использовании переменного тока глубина закаленного слоя 5 на изделии 2 является величиной постоянной, а с помощью регулировки согласно заявленным параметрам можно получать максимальную глубину слоя 5 и увеличить производительность за счет возможности несимметричного выделения энергии на электроде и поверхности изделия.Practical use of the proposed method was carried out on a sample of steel 45 with a diameter of 58 mm and a length of 200 mm. The surface hardening of the product was carried out in an automatic installation at a speed of 45 m / h with a base current of 160 A and an arc length of 12 mm. Quenching was carried out both by continuous and non-continuous application of quenching tracks. It was found that when using alternating current, the depth of the hardened
Так, при регулировке силы переменного тока в положительной и отрицательной полуволне позволяет оптимизировать скорость закалки таким образом, чтобы получить максимальную скорость процесса с наибольшей глубиной закаленного слоя без оплавления поверхности, это связанно с несимметричностью выделения энергии на катоде и аноде.So, when adjusting the strength of the alternating current in the positive and negative half-waves, it allows optimizing the hardening rate in such a way as to obtain the maximum speed of the process with the greatest depth of the hardened layer without melting the surface, this is due to the asymmetry of energy release at the cathode and anode.
При увеличении тока прямой полярности увеличивается ввод тепла в изделие, что позволяет увеличить скорость проведения закалки без уменьшения глубины закаленного слоя. При увеличении тока обратной полярности увеличивается площадь пятна нагрева за счет рассеивания тепла дуги на большой площади изделия, что приводит к уменьшению глубины закаленного слоя и снижению скорости закалки.With an increase in the current of direct polarity, the heat input to the product increases, which makes it possible to increase the rate of hardening without reducing the depth of the hardened layer. With an increase in reverse polarity current, the area of the heating spot increases due to the dissipation of arc heat over a large area of the product, which leads to a decrease in the depth of the hardened layer and a decrease in the hardening rate.
Изменение частоты переменного тока позволяет регулировать конус дуги, а следовательно, и площадь пятна нагрева. Снижение частоты увеличивает площадь пятна нагрева и тепловложение. С увеличением частоты конус дуги становится более узким нагрев, становится более концентрированным.Changing the frequency of the alternating current allows you to adjust the arc cone, and therefore the area of the heating spot. Lowering the frequency increases the area of the heating spot and heat input. With increasing frequency, the arc cone becomes narrower, the heating becomes more concentrated.
Регулирование продолжительности отрицательной и положительной полуволн позволяет регулировать площадь пятна нагрева и глубину закалки. При увеличении времени закалки на прямой полярности происходит уменьшение площади пятна нагрева и увеличение глубины закаленного слоя. При увеличении времени закалки на обратной полярности площадь пятна нагрева увеличивается, а глубина закалки уменьшается.Regulation of the duration of the negative and positive half-waves allows you to adjust the area of the heating spot and the hardening depth. With an increase in the hardening time at direct polarity, the area of the heating spot decreases and the depth of the hardened layer increases. With increasing quenching time at the reverse polarity, the area of the heating spot increases, and the hardening depth decreases.
Использование предлагаемого способа закалки поверхности стальных и чугунных изделий позволяет производить закалку поверхности переменным током с прямоугольной формой импульсов, производить регулировку мощности дуги и площади пятна нагрева не только за счет изменения силы тока и расстояния между электродом и изделием, но и за счет дополнительного регулирования трех основных параметров:Using the proposed method of surface hardening of steel and cast iron products, it is possible to harden the surface with alternating current with a rectangular shape of pulses, to adjust the arc power and the area of the heating spot, not only by changing the current strength and the distance between the electrode and the product, but also by additional regulation of the three main parameters:
1. регулирование силы переменного тока в положительной и отрицательной полуволне,1. regulation of the AC power in the positive and negative half-wave,
2. регулирование частоты переменного тока,2. AC frequency control,
3. регулирование продолжительности отрицательной и положительной полуволны.3. regulation of the duration of the negative and positive half-waves.
Данное техническое решение за счет регулировки отдельно или в комбинации длительности положительной и отрицательной полуволн, частоты, величины тока как в отрицательной, так и в положительной полуволне, позволяет в каждом конкретном случае в зависимости от изделия получить желаемую глубину закаленного слоя с нужной шириной закаленной полосы при максимальной производительности.This technical solution by adjusting separately or in combination of the duration of the positive and negative half waves, frequency, current value in both the negative and positive half waves, allows in each case, depending on the product, to obtain the desired depth of the hardened layer with the desired width of the hardened strip at maximum performance.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012133867/02A RU2536854C2 (en) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | Steel articles surface hardening |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012133867/02A RU2536854C2 (en) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | Steel articles surface hardening |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012133867A RU2012133867A (en) | 2014-02-20 |
| RU2536854C2 true RU2536854C2 (en) | 2014-12-27 |
Family
ID=50113763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012133867/02A RU2536854C2 (en) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | Steel articles surface hardening |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2536854C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2735698C1 (en) * | 2019-10-10 | 2020-11-06 | Виктор Леонидович Князьков | Method of electroarc hardening of steel products |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2136765C1 (en) * | 1996-07-05 | 1999-09-10 | Камский политехнический институт | Method of hardening of surface of parts made of hardenable materials |
| US6222152B1 (en) * | 1998-01-12 | 2001-04-24 | Mazda Motor Corporation | Electric heating treatment method, electric heating treatment apparatus, and electrode for electric heating treatment apparatus |
| RU74922U1 (en) * | 2008-03-11 | 2008-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | DEVICE FOR ELECTRIC ARC Hardening |
| RU2374332C1 (en) * | 2008-04-29 | 2009-11-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Strengthening method of working surface of steel parts |
-
2012
- 2012-08-07 RU RU2012133867/02A patent/RU2536854C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2136765C1 (en) * | 1996-07-05 | 1999-09-10 | Камский политехнический институт | Method of hardening of surface of parts made of hardenable materials |
| US6222152B1 (en) * | 1998-01-12 | 2001-04-24 | Mazda Motor Corporation | Electric heating treatment method, electric heating treatment apparatus, and electrode for electric heating treatment apparatus |
| RU74922U1 (en) * | 2008-03-11 | 2008-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | DEVICE FOR ELECTRIC ARC Hardening |
| RU2374332C1 (en) * | 2008-04-29 | 2009-11-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Strengthening method of working surface of steel parts |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| C1, 10.11.1998. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2735698C1 (en) * | 2019-10-10 | 2020-11-06 | Виктор Леонидович Князьков | Method of electroarc hardening of steel products |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012133867A (en) | 2014-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2563572C1 (en) | Steel articles surface hardening | |
| BR112012025992A2 (en) | method and apparatus for electrically inducing heat treatment of at least one circular surface, and method for electrically inducing heat treatment of at least one bearing channel | |
| Ismail et al. | Surface hardening of tool steel by plasma arc with multiple passes | |
| RU2536854C2 (en) | Steel articles surface hardening | |
| Vu et al. | Surface saturation with carbon using plasma arc and graphite coating | |
| RU2735698C1 (en) | Method of electroarc hardening of steel products | |
| RU2686505C1 (en) | Method of plasma processing of metal products | |
| RU2618013C1 (en) | Method of laser welding of metal coatings | |
| RU2733879C1 (en) | Method of hardening cutting part of working members | |
| CN103276182A (en) | Novel technique for high-frequency heat treatment of lathe tool | |
| RU74922U1 (en) | DEVICE FOR ELECTRIC ARC Hardening | |
| Rakhimov et al. | Analysis of the impact of informative heat treatment parameters on the properties of hardening of the surface layers | |
| RU2011133428A (en) | METHOD FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF CONTINUOUS HEAT TREATMENT | |
| RU147358U1 (en) | PLANT FOR STRENGTHENING WHEEL PAIRS OF RAILWAY ROLLING STOCK | |
| RU95665U1 (en) | DEVICE FOR PLASMA HARDENING OF PRODUCTS FROM STEEL AND CAST IRON IN AUTOMATIC AND MANUAL MODES BY TWO-ARROW PLASMOTRON | |
| RU2653027C1 (en) | Method for arc welding with two electrodes | |
| RU2560493C2 (en) | Plasma thermal processing of article surface layer | |
| CN209010559U (en) | laser heat treatment device | |
| RU2252266C2 (en) | Method of steel items surfaces hardening | |
| RU2722958C1 (en) | Method for thermal hardening of cutting parts of working members | |
| Schwab et al. | TIG welding of titanium alloy VT22 performed using the external control magnetic field | |
| RU2718522C1 (en) | Method of electric contact thermal strengthening of cutting parts of working tools | |
| JP6438734B2 (en) | Work heating and quenching methods | |
| RU2717443C1 (en) | Method of hardening cutting part of working tools | |
| RU2718521C1 (en) | Method of hardening of blades of working elements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160808 |