Изобретение относится к плазменной обработке изделий, в частности к устройствам для плазменного упрочнения железнодорожных колес.
Известно устройство для плазменной поверхностной закалки (1) плазмотроном с секционированной межэлектродной вставкой.
Недостатком известного устройства является невозможность его использования для упрочнения железнодорожных колес с получением обработанной поверхности, имеющей однородные свойства по износостойкости и контактно-усталостной выносливости.
Известно устройство для закалки широкой полосой, в котором применено переменное магнитное поле для увеличения линейного размера струи в одном направлении. Горение дуги происходит в щели, которой заканчивается выходной электрод и по которой анодное пятно перемещается под действием магнитного поля (2). Устройство может использоваться только для плоских поверхностей, а потому не применимо для упрочнения рабочей поверхности гребня железнодорожного колеса, включая выкружку.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству для плазменной обработки является устройство для плазменной обработки изделия, содержащее систему подачи рабочего газа, электроды, один из которых выполнен выходным с внутренним каналом, и щель для выхода рабочего газа. Устройство снабжено преобразователем потока рабочего газа, соединенным с выходным электродом и образующим с ним общий внутренний канал переменного сечения. Торцевая поверхность преобразователя потока рабочего газа выполнена по форме обрабатываемого изделия, а щель выхода рабочего газа образована выходным отверстием преобразователя.
Известное устройство позволяет обрабатывать изделие, имеющее сложную конфигурацию поверхности, однако из-за выходного отверстия преобразователя в виде простой прямоугольной щели трудно получить обработанную поверхность с однородными прочностными свойствами, в частности у гребней железнодорожных колес.
Поэтому целью изобретения является создание устройства плазменной обработки, позволяющее упрочнить рабочую поверхность гребня железнодорожного колеса, включая выкружку, с получением упрочненной поверхности, имеющей однородные свойства по износостойкости и контактно-усталостной выносливости по всей обработанной поверхности.
Сущность изобретения состоит в том, что устройство для плазменной обработки содержит выходной электрод с внутренним каналом, преобразователь рабочего газа с торцевой поверхностью, выполненной по форме обрабатываемого изделия, и каналом, образующим с упомянутым внутренним каналом электрода внутренний канал и щелевое отверстие. Торцевая поверхность преобразователя в соответствии с настоящим изобретением выполнена по форме рабочей части гребня с выкружкой железнодорожного колеса, причем щелевое отверстие в области, соответствующей рабочей поверхности гребня, выполнено с постоянной шириной, а в области перехода гребня в выкружку и в области выкружки оно выполнено плавно расширяющимся. Щелевое отверстие расположено по образующей поверхности преобразователя.
В предложенном устройстве для плазменной обработки соотношение размеров ширины щели в зоне гребня и наибольшей ширины щели в зоне выкружки составляет 1,5 - 2, а соотношение высоты канала преобразователя к длине щелевого отверстия также равно 1,5 - 2,5.
На фиг. 1. показан общий вид устройства; на фиг. 2 - вид по стрелке А поз.5.
Устройство содержит систему подачи рабочего газа 1, изоляторы 2, электроды 3 и 4. Электрод 4 является выходным. Устройство имеет преобразователь 5 потока рабочего газа с торцевой поверхностью 6, выполненной по форме обрабатываемого изделия, т. е. упрочняемого железнодорожного колеса. Поскольку необходимо упрочнять не всю поверхность колеса, а только ее часть, т.е. содержащей рабочую часть гребня 7 и выкружку 8, то торцевая поверхность 6 преобразователя потока выполнена по форме рабочей части гребня с выкружкой железнодорожного колеса. Щелевое отверстие в области, соответствующей рабочей поверхности гребня 7, выполнено с постоянной шириной, а в области перехода гребня 7 в выкружку 8 и в области выкружки 8 - плавно расширяющимся. Щелевое отверстие расположено по образующей поверхности преобразователя 5.
Такая форма выходного отверстия преобразователя 5 позволяет распределить тепловой поток плазменной струи и направить его в зону выкружки 8 железнодорожного колеса. Наиболее оптимальным является соотношение размеров ширины щели в зоне гребня и наибольшей ширины щели в зоне выкружки 1,5 - 2,5, так как при соотношении, меньшем 1,5, ухудшается распределение теплового потока плазменной струи по длине щели, а при соотношении, большем 2,5, возможно захолаживание зоны гребня.
Наиболее оптимальным в отношении равномерного распределения теплового потока плазменной струи является и соотношение высоты канала преобразователя к длине щелевого отверстия, равное 1,5 - 2,5.
Устройство работает следующим образом. Одним из известных способов возбуждается электрическая дуга между электродами 3 и 4. Рабочий газ последовательно проходит через разрядный промежуток, выходной электрод 4 и преобразователь потока 5 и производит нагрев рабочей поверхности обрабатываемого железнодорожного колеса. В процессе обработки преобразователь 5 устанавливают с зазором ~ 2 мм относительно обрабатываемой поверхности. Вследствие относительного перемещения колеса и плазмотрона происходит обработка всего колеса.
Описанная форма выходного щелевого отверстия позволяет равномерно разогреть обрабатываемую поверхность и получить упрочненную поверхность железнодорожного колеса с однородными прочностными свойствами.
Литература
1. Лещинский и др. Плазменное поверхностное упрочнение. - Киев, Техника, 1990.
2. Fox T.Y. and Harry J.E. Surface heat treatment using a plasma torche with a rectangular proceeding conference on electricity for material processing and conservation. - London. 1977, p. 21-23.
3. Патент РФ N 2069131, кл. В 23 К 10/00, публ. 20.11.96.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ | 2009 |
|
RU2401310C1 |
СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ | 2012 |
|
RU2482195C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ | 1995 |
|
RU2069131C1 |
Способ термической обработки стальных рельсов | 2016 |
|
RU2644638C2 |
УСТРОЙСТВО ПЛАЗМЕННОЙ ЗАКАЛКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛИ И ЧУГУНА В АВТОМАТИЧЕСКОМ И РУЧНОМ РЕЖИМЕ | 2008 |
|
RU2379358C1 |
ПЛАЗМОТРОН ДЛЯ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ | 2008 |
|
RU2373034C1 |
СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1996 |
|
RU2107739C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМАЗКИ ВЫКРУЖКИ ГРЕБНЯ КОЛЕСА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2002 |
|
RU2232096C2 |
ПЛАЗМОТРОН ДЛЯ РЕЗКИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ РЕЗКИ | 2000 |
|
RU2193955C2 |
СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТЫХ СТАЛЕЙ | 1998 |
|
RU2136462C1 |
Изобретение относится к плазменной обработке железнодорожных колес. Сущность изобретения: в плазмотроне с преобразователем потока рабочего газа торцевая поверхность преобразователя выполнена по форме рабочей части гребня с выкружкой поверхности железнодорожного колеса. Щелевое отверстие преобразователя в области, соответствующей рабочей поверхности гребня, выполнено с постоянной шириной, а в области перехода гребня в выкружку и в области выкружки оно выполнено плавно расширяющимся. Щелевое отверстие расположено по образующей поверхности преобразователя. Такая форма щелевого отверстия позволяет равномерно разогреть обрабатываемую поверхность и получить упрочненную поверхность железнодорожного колеса с однородными прочностными свойствами. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ | 1995 |
|
RU2069131C1 |
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ КОЛЕС | 1993 |
|
RU2064511C1 |
СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1997 |
|
RU2121514C1 |
ЛЕЩИНСКИЙ Л.К | |||
и др | |||
Плазменное поверхностное упрочнение | |||
- Киев, Техника, 1990, с.10 - 12 | |||
FOX T.Y | |||
and Harry J.E | |||
Surface heat treatment using a plasma torche with a rectangular proceeding conference on electricity for material processing and conservation | |||
London, 1977, p.21 - 23. |
Авторы
Даты
2000-07-10—Публикация
1999-03-04—Подача