способ упрочнения металлических изделий цилиндрической формы

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.