СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ Российский патент 1999 года по МПК C23C24/04 

Изобретение относится к обработке стали при помощи концентрированных источников энергии, конкретнее - высокоскоростных струй легирующего элемента. Может быть использовано в машиностроении, в частности для увеличения срока службы деталей, имеющих цилиндрическую форму, колес железнодорожного транспорта, бегунов дробильных агрегатов и т.д.

Известны способы обработки стали, заключающиеся в бомбардировке деталей потоком частиц, разогнанных продуктами детонации заряда взрывчатого вещества. При этом наблюдается эффект сверхглубокого проникания частиц размерами 10-100 мкм на глубины порядка десятков мм, что превышает их диаметр в тысячи раз. Каналы, образующиеся при движении частиц в образцах, схлопываются и имеют вид нитевидных треков, состоящих из легирующего вещества и матрицы.

За прототип изобретения принят способ обработки изделий, заключающийся в обработке стали при помощи концентрированных источников энергии. Способ включает закалку с 1100^oC, старение в течение 6-10 часов и локальную обработку.

К недостаткам этого способа следует отнести длительность и сложность технологического процесса.

Сущность изобретения заключается в том, что воздействие высокоскоростными струями легирующего элемента осуществляют однократно с помощью ленточного заряда взрывчатого вещества кольцевой формы, расположенного вокруг обрабатываемой детали, метание струй порошка производят с боковой поверхности заряда и основное количество легирующего элемента располагается в зоне, испытывающей максимальные механические воздействия при эксплуатации, причем расстояние от детали до заряда BB должно находиться в пределах от 0 до 0,414 R₁, а радиус кольца заряда BB от R₁ до 1,414 R₁, так как при выходе из этих границ не наблюдают проникания легирующего элемента в материал детали. Глубина проработки высокоскоростными частицами для цилиндрической детали может быть рассчитана по формуле
H=R₁ - 0,707 R₂,
где R₁ - радиус детали; R₂ - радиус кольца заряда взрывчатого вещества.

Максимальная глубина проработки H = 0,293 R₁.

Геометрией расположения BB достигается повышение концентрации легирующего элемента вблизи обрабатываемой поверхности, а треки частиц пересекают друг друга. При этом достигается обработка всей поверхности цилиндрической заготовки, что приводит к равномерному упрочнению приповерхностного объема. Происходит уменьшение времени, затрачиваемого на обработку, значительное упрощение схемы процесса обработки, а следовательно, и удешевление.

Пример: Заготовки из стали 3Х3М3Ф диаметром 220 мм и толщиной 60 мм упрочнялись по цилиндрической поверхности высокоскоростными струями карбида титана, разогнанными продуктами детонации с боковой поверхности заряда. После обработки не наблюдалось сколов и выкрашивания поверхностного слоя образцов. Из поверхностного слоя обработанной заготовки вырезались образцы, которые подвергались испытаниям на износостойкость. Полученные результаты приведены в таблице.

Способ упрочнения металлических изделий цилиндрической формы включает их обработку посредством метания высокоскоростных струй легирующего элемента, разогнанных с помощью ленточного заряда взрывчатого вещества кольцевой формы, расположенного вокруг обрабатываемой детали на расстоянии R, которое находится в пределах 0 < R < 0,414 R₁, где R₁ - радиус детали, причем метание производят однократно с боковой поверхности заряда. Техническим результатом изобретения является уменьшение времени на обработку и упрощение схемы процесса. 1 табл.

Способ упрочнения металлических изделий цилиндрической формы, включающий воздействие концентрированными источниками энергии, отличающийся тем, что воздействие осуществляют посредством метания высокоскоростных струй легирующего элемента, разогнанных с помощью ленточного заряда взрывчатого вещества кольцевой формы, расположенного вокруг обрабатываемой детали на расстоянии, R, которое находится в пределах 0 < R < 0,414 R₁, где R₁ - радиус детали, причем метание производят однократно с боковой поверхности заряда.