RU2138564C1 - Saw strengthening method - Google Patents
Saw strengthening method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2138564C1 RU2138564C1 RU98106746A RU98106746A RU2138564C1 RU 2138564 C1 RU2138564 C1 RU 2138564C1 RU 98106746 A RU98106746 A RU 98106746A RU 98106746 A RU98106746 A RU 98106746A RU 2138564 C1 RU2138564 C1 RU 2138564C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- teeth
- electrolyte
- saw
- tooth
- indenter
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title abstract 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000000844 transformation Methods 0.000 claims description 9
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010409 ironing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- -1 tungsten carbides Chemical class 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000026058 directional locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 210000001114 tooth apex Anatomy 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LNSPFAOULBTYBI-UHFFFAOYSA-N [O].C#C Chemical group [O].C#C LNSPFAOULBTYBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к производству пил для резки гнутых профилей, труб и проката, может быть использовано в машиностроении и деревообработке. The invention relates to metallurgical production, in particular to the production of saws for cutting bent profiles, pipes and rolled products, can be used in mechanical engineering and woodworking.
Известен способ обработки инструмента плазмой газового разряда (1). Согласно этому способу реакционный газ ионизируют электронами, сепарируемыми из металлогазовой плазмы, создаваемой интегрально-холодными катодами электродугового разряда при подаче на изделие положительного или плавающего потенциала. A known method of processing an instrument with a gas discharge plasma (1). According to this method, the reaction gas is ionized by electrons separated from the metal-gas plasma generated by the integrated cold cathodes of the electric arc discharge when a positive or floating potential is applied to the product.
Недостатком известного способа обработки инструмента является трудность получения одинаково высокого качества обработки по всей режущей поверхности зуба пили. Учитывая, что режущая поверхность пилы имеет сложную форму, а газовый разряд локализуется в основном на выступающих частях - острие зуба, остальная, поверхность зуба практически не обрабатывается при использовании известного способа, что отрицательно влияет на качество обработки. Кроме того, этот процесс осуществляется в вакууме, имеет низкую производительность и ограничения по размерам изделия. A disadvantage of the known method of processing a tool is the difficulty of obtaining an equally high quality of processing along the entire cutting surface of the tooth drank. Given that the cutting surface of the saw has a complex shape, and the gas discharge is localized mainly on the protruding parts - the tip of the tooth, the rest, the tooth surface is practically not processed using the known method, which negatively affects the quality of processing. In addition, this process is carried out in a vacuum, has a low productivity and restrictions on the size of the product.
Известен также способ закалки зубьев стальных дисковых пил (2), используемых в металлургии для резки стального профиля и другого металлического полуфабриката. Этот способ осуществляется при помощи сдвоенной кислородно-ацетиленовой горелки, форсунки которой располагаются по обе стороны от подвергаемой закалке пилы таким образом, чтобы факел каждой из них был направлен на полотно пилы под углом 60-90 град. и обеспечивал нагрев до температуры аустенизации всего зуба. После закалки твердость на режущих гранях зубьев пилы составляет 55-64 HRS и твердость у основания зубьев около 48-58 HRS. При расходе ацетилена 200-600 л/час и расходе кислорода 200-700 л/час нагрев до температуры 800-950oC и аустенизация при этой температуре обеспечиваются для пил с толщиной полотна до 20 мм за время, рассчитанное исходя из коэффициента 0,2-0,8 с/см. Закалка осуществляется в проточной воде с температурой 5-20oC, расход которой составляет 350-700 л/час. После закалки проводят отпуск при температуре 200-400oC в течение времени, рассчитанного по толщине полотна пилы по коэффициенту 0,3-0,7 с/мм.There is also known a method of hardening the teeth of steel circular saws (2) used in metallurgy for cutting steel profiles and other metal semi-finished products. This method is carried out using a dual oxygen-acetylene burner, the nozzles of which are located on both sides of the hardened saw so that the torch of each of them is directed to the saw blade at an angle of 60-90 degrees. and provided heating to the austenization temperature of the entire tooth. After hardening, the hardness at the cutting edges of the saw teeth is 55-64 HRS and the hardness at the base of the teeth is about 48-58 HRS. With an acetylene flow rate of 200-600 l / h and an oxygen flow rate of 200-700 l / h, heating to a temperature of 800-950 o C and austenization at this temperature are provided for saws with a blade thickness of up to 20 mm in a time calculated on the basis of a coefficient of 0.2 -0.8 s / cm. Quenching is carried out in running water with a temperature of 5-20 o C, the flow rate of which is 350-700 l / h. After hardening, a vacation is carried out at a temperature of 200-400 o C for a time calculated by the thickness of the saw blade at a coefficient of 0.3-0.7 s / mm.
Этот известный способ осуществляет упрочнение (закалку) зуба пилы после нагрева пламенем газовой горелки, которая не может обеспечить высокую скорость нагрева и локализацию нагрева только до половины высоты зуба. Низкая скорость нагрева и, соответственно, охлаждения ограничивают производительность обработки, не способствуют образованию метастабильных ультродисперсных структур. Кроме того, закалка всего зуба обуславливает его выкрашивание при работе на удар в условиях металлургического производства. This known method carries out hardening (hardening) of the saw tooth after being heated by the flame of a gas burner, which cannot provide a high heating rate and localization of heating to only half the tooth height. The low heating rate and, accordingly, cooling limit the processing performance, do not contribute to the formation of metastable ultrafine structures. In addition, the hardening of the entire tooth causes its chipping during work on impact in the conditions of metallurgical production.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ (3) плазменного упрочнения пилообразного режущего инструмента, в котором для достижения высокой твердости на зубьях, например, деревообрабатывающей пилы из стали 9ХМФ до 8500 МПа обработку плазменной струей ведут со стороны вершины зуба в направлении, составляющем с передней режущей кромкой угол 24- 45 град. Closest to the proposed invention is a method (3) of plasma hardening a sawtooth cutting tool, in which to achieve high hardness on the teeth, for example, a woodworking saw made of 9KhMF steel up to 8500 MPa, the plasma jet is machined from the top of the tooth in the direction that is with the front cutting edge angle 24-45 degrees.
Этот способ включает в себя струйный плазменный нагрев зуба пилы со стороны его вершины, что обеспечивает нагрев зуба до половины его высоты. Охлаждение нагретого зуба осуществляется за счет теплоемкости изделия или с применением охлаждающей жидкости. This method includes jet plasma heating of the saw tooth from the side of its top, which ensures heating of the tooth to half its height. Cooling a heated tooth is carried out due to the heat capacity of the product or using coolant.
К недостаткам этого известного способа - прототипа относятся низкая производительность, обусловленная необходимостью нагрева каждого зуба в отдельности, а также низкое качество пили, обусловленное возможностью перегрева и оплавления вершины зуба. The disadvantages of this known method - the prototype include low productivity due to the need to heat each tooth separately, as well as low quality drank due to the possibility of overheating and fusion of the top of the tooth.
Основной задачей, решаемой изобретением, является исправление указанных недостатков, а именно повышение производительности упрочняющей обработки и качества, а также снижение затрат материально-энергетических ресурсов на нагрев и упрочнение пилы. The main task solved by the invention is the correction of these disadvantages, namely increasing the productivity of hardening processing and quality, as well as reducing the cost of material and energy resources for heating and hardening the saw.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе упрочнения пилы, включающем плазменный нагрев зубьев пилы со стороны их вершины и последующее их охлаждение, плазменный нагрев зубьев производят до температуры, превышающей температуру фазовых превращений электролитной плазмой при включении чередующихся повышенного и пониженного электрических потенциалов путем введения зубьев пилы в электролит задней поверхностью по ходу их движения с обеспечением возможности размещения в электролите за время до переключения электрического потенциала не менее 1/4 всех одновременно нагреваемых зубьев, после чего производят выглаживание каждого нагретого зуба по задней поверхности неэлектропроводным индентором с одновременным введением в зону выглаживания легирующих элементов и пропускания электрического тока плотностью до 10 А/см2, а охлаждение зубьев осуществляют после их выглаживания путем подстуживания на воздухе до температуры мартенситных превращений и последующего воздействия электролитом при трении задней поверхности зуба об электропроводную поверхность электропроводного индентора, который выполняют из легирующих элементов и включают в электрическую цепь с потенциалом 30-50 В анодов через слой электролита.The problem is solved in that in the known method of hardening the saw, including plasma heating of the teeth of the saw from the top and subsequent cooling, the plasma heating of the teeth is carried out to a temperature exceeding the temperature of the phase transformations by electrolyte plasma when alternating increased and lowered electric potentials are switched on by introducing the teeth saws into the electrolyte with the back surface in the direction of their movement with the possibility of placement in the electrolyte for the time before switching the electric building at least 1/4 of all teeth simultaneously heated, whereupon the heated burnishing of each tooth on the rear surface of electrically non-conductive indenter with simultaneous introduction of the alloying elements in the smoothing zone and an electric current density of 10 A / cm 2, and the cooling is carried out after their teeth burnishing by stirring in air to a temperature of martensitic transformations and subsequent exposure to electrolyte during friction of the back surface of the tooth against the electrically conductive surface of the electric a conductive indenter, which is made of alloying elements and is included in an electrical circuit with a potential of 30-50 V anodes through an electrolyte layer.
Неэлектропроводный индентор может быть выполнен из керамики, а в качестве легирующих элементов для выполнения электропроводного индентора может быть использован твердый сплав на основе карбида вольфрама и кобальта. The non-conductive indenter can be made of ceramic, and a tungsten carbide and cobalt-based carbide alloy can be used as alloying elements to make the conductive indenter.
В качестве легирующих элементов, вводимых в зону выглаживания зубьев, могут быть использованы гранулы ферросплава, которые размещают на аноде с обеспечением электрического контакта между ними. As alloying elements introduced into the tooth smoothing zone, ferroalloy granules can be used, which are placed on the anode to ensure electrical contact between them.
В качестве ферросплава может быть использован ферробор. As a ferroalloy, ferroboron can be used.
Наличие в способе упрочнения пилы такого признака как ввод зубьев пилы в электролит задней поверхностью по ходу его движения так, чтобы за время до переключения электрического потенциала в электролит будет введено не меньше 1/4 всех одновременно нагреваемых зубьев, а также выглаживание по задней поверхности нагретых выше температуры фазовых превращений зубьев неэлектропроводным индентором с одновременным вводом в зону выглаживания легирующих элементов и пропускания электрического тока плотности до 10 А/см2, ведет к образованию нового технического эффекта совмещения по циклу поверхностного деформирования, легирования и охлаждения. Это обеспечивает высокое качество обработки и формирование мелкозернистой структуры поверхностного слоя, имеющей высокую твердость и износостойкость.The presence in the hardening method of the saw of such a feature as the introduction of saw teeth into the electrolyte with the back surface in the direction of its movement so that, at the time before switching the electric potential, at least 1/4 of all simultaneously heated teeth will be introduced into the electrolyte, as well as smoothing over the back surface of the heated the temperature of the phase transformations of the teeth with a non-conductive indenter with the simultaneous introduction of a density of up to 10 A / cm 2 into the smoothing zone of alloying elements and passing an electric current, technical effect of combining on a cycle of surface deformation, alloying and cooling. This ensures high quality processing and the formation of a fine-grained structure of the surface layer having high hardness and wear resistance.
А охлаждение зуба путем подстуживания до температуры мартенситных превращений на воздухе и последующего воздействия электролитом при трении задней поверхности зуба об электропроводную поверхность индентора, выполненного из легирующих элементов и включенного в электрическую цепь потенциала 30 - 50 В анодом через слой электролита, обеспечивает направленное перемещение в поверхность легирующих элементов и одновременно с охлаждением электроискровое легирование карбидами вольфрама, что повышает красностойкость и твердость вершины зуба,
Использование вышеприведенных существенных признаков обуславливает высокое качество режущей части зуба, а также экономное расходование легирующих элементов и электрического тока, затрачиваемого на упрочнение.And cooling the tooth by tempering the martensitic transformations in air and subsequent exposure to the electrolyte when the back surface of the tooth is rubbed against the electrically conductive surface of the indenter, made of alloying elements and included in the electric circuit with a potential of 30 - 50 V by the anode through the electrolyte layer, provides directional movement to the surface of the alloying elements and, at the same time as cooling, electrospark alloying with tungsten carbides, which increases the redness and hardness of the tooth apex,
The use of the above essential features determines the high quality of the cutting part of the tooth, as well as the economical use of alloying elements and the electric current spent on hardening.
Согласно изобретению способ упрочнения пилы осуществляется на электролитной-плазменной установке при постепенном окунании вершин зубьев пилы непосредственно в водный раствор кальцинированной соды - электролит. При этом вводится задней поверхностью одновременно несколько зубьев, от 8 до 16, и за время до переключения электрического потенциала в электролит вводится от 2 до 4 зубьев. Это позволяет обеспечить равномерный нагрев и охлаждение всех зубьев пилы. According to the invention, the method of hardening the saw is carried out on an electrolyte-plasma installation by gradually dipping the tops of the saw teeth directly in an aqueous solution of soda ash - electrolyte. In this case, several teeth are introduced at the same time from the rear surface, from 8 to 16, and 2 to 4 teeth are introduced into the electrolyte during the time before switching the electric potential. This ensures uniform heating and cooling of all saw teeth.
Для диффузионного модифицирования и осаждения на нагретую поверхность зуба легирующих элементов их вводят в электролит. Электрическое поле напряженностью до 106 В/м обеспечивает транспорт элементов к нагретой поверхности и диффузию их в поверхность. Осаждение элементов на нагретую поверхность зуба и трение ее о поверхность керамического индентора при стимулирующем действии электрического токе обеспечивают аномальную скорость диффузии.For diffusion modification and deposition of alloying elements on the heated tooth surface, they are introduced into the electrolyte. An electric field of intensity up to 10 6 V / m ensures the transport of elements to a heated surface and their diffusion into the surface. The deposition of elements on a heated tooth surface and its friction on the surface of a ceramic indenter under the stimulating action of an electric current provide an abnormal diffusion rate.
Ионы легирующих элементов в поверхностном слое зуба образуют твердые растворы и химические соединения в виде боридов, карбидов или нитридов. Ions of alloying elements in the surface layer of the tooth form solid solutions and chemical compounds in the form of borides, carbides or nitrides.
Например, при размещении на сетку анода ферробора с содержанием углерода до 3% происходит выщелачивание бора и углерода, которые транспортируются к катоду - поверхности зуба, а железо окисляется продуктом элекролиза воды - кислородом, который транспортируется к аноду. Окислы железа постепенно коагулируют и выпадают в осадок, а ионы бора и углерода обогащают электролит и участвуют в технологии упрочнения. For example, when a ferroboron is placed on the anode grid with a carbon content of up to 3%, boron and carbon are leached, which are transported to the cathode — the tooth surface, and iron is oxidized by the water electrolysis product — oxygen, which is transported to the anode. Iron oxides gradually coagulate and precipitate, while boron and carbon ions enrich the electrolyte and participate in hardening technology.
После подстуживания зуба до температуры мартенситных превращений на воздухе осуществляется трение задней поверхности зуба об электропроводную поверхность индентора, выполненного из легирующих элементов и включенного в электрическую цепь потенциала 30 - 50 В анодом через слой электролита, это осуществляется одновременно с охлаждением электролитом. After the tooth is touched to the temperature of martensitic transformations in air, the back surface of the tooth is rubbed against the electrically conductive surface of the indenter made of alloying elements and included in the electric circuit with a potential of 30 - 50 V by the anode through the electrolyte layer, this is carried out simultaneously with electrolyte cooling.
Такая обработка обеспечивает направленное перемещение в поверхность легирующих элементов и электроискровое легирование твердыми сплавами, например карбидами вольфрама, что повышает красностойкость и твердость задней поверхности и вершины зуба. Such processing provides directional movement of alloying elements into the surface and electrospark alloying with hard alloys, for example, tungsten carbides, which increases the red resistance and hardness of the back surface and tooth apex.
Оптимальными являются такие режимы обработки: линейная скорость перемещения зубьев пилы 300 мм/мин, что обеспечивает перемещение одного зуба в секунду или при включении 280 В на 2 сек ввод двух зубьев при повышенном напряжении, и при одновременно обработке 12 зубьев три цикла повышения и три цикла понижения напряжения на каждый зуб. The following processing regimes are optimal: the linear speed of movement of the saw teeth is 300 mm / min, which ensures the movement of one tooth per second or when 280 V is turned on for 2 seconds, the input of two teeth at high voltage, and when processing 12 teeth at the same time, three increase cycles and three cycles stress reduction for each tooth.
Погружение зуба в злектролит от 0 до 3/4 его высоты обеспечивает его нагрев до половины высоты, но при этом температура нагрева неравномерная. Максимальная температура нагрева на режущей грани зуба на 100-150 град. выше температуры аустенизации стали, применяемой для изготовления пилы. В данном случае пила изготавливалась из стали 9ХС, что давало возможность перегреть режущую грань до 1200oC, а при вводе ее из электролита подстудить на воздухе до 300-450oC. При нагреве на поверхность зуба осаждались легирующие элементы (в основном бор и углерод), которые вводились в плазму электролита посредством выщелачивания ферробора, размещенного на сетке анода. Нагрев поверхности, осаждение и диффузия элементов осуществлялась при стимулирующем действии электрического тока, плотностью до 10 А/см2. Нагретый выше температуры аустенизации зуб пилы извлекался из электролита при одновременном выглаживании о твердый, холодный индентор, что также стимулировало диффузию. Кроме того, совмещение выглаживания с охлаждением обеспечивало выполнение режима механо-термической обработки с присущими для этой обработки эффектами.Immersion of a tooth in electrolyte from 0 to 3/4 of its height ensures its heating to half the height, but the heating temperature is uneven. The maximum heating temperature on the cutting edge of the tooth is 100-150 degrees. higher than the austenitization temperature of the steel used to make the saw. In this case, the saw was made of 9XC steel, which made it possible to overheat the cutting face to 1200 o C, and when introduced from the electrolyte, blow it to 300-450 o C in air. When heated, alloying elements were deposited on the tooth surface (mainly boron and carbon ), which were introduced into the plasma of the electrolyte by leaching of a ferroboron placed on the anode grid. Heating of the surface, deposition and diffusion of elements was carried out under the stimulating action of an electric current with a density of up to 10 A / cm 2 . A saw tooth heated above the austenization temperature was removed from the electrolyte while smoothing it on a hard, cold indenter, which also stimulated diffusion. In addition, the combination of ironing with cooling ensured that the regime of mechano-thermal treatment was fulfilled with the effects inherent in this treatment.
После подстуживания зуба его задняя поверхность подвергалась электроискровому легированию при пониженном электрическом потенциале 30-50 B и ограничении по току до 0,1 - 0,3 А/см2. Ограничение тока обеспечивалось тем, что подвод электрического потенциала на электрод - твердосплавную пластину осуществлялся через электролит, что позволяло также осуществить охлаждение как зуба пилы, так и электрода до температуры электролита. Учитывая, что охлаждение осуществлялось погружением зуба в электролит на 3/4 его высоты, то при выводе зуба из электролита он нагревался до 100oC за счет тепла, аккумулированного в диске пилы, который не охлаждается.After the tooth was refined, its posterior surface was subjected to electrospark alloying with a reduced electric potential of 30–50 V and current limitation of 0.1–0.3 A / cm 2 . The current was limited by the fact that the supply of electric potential to the electrode - carbide plate was carried out through the electrolyte, which also made it possible to cool both the saw tooth and the electrode to the temperature of the electrolyte. Given that cooling was carried out by immersing the tooth in the electrolyte at 3/4 of its height, then when the tooth was removed from the electrolyte, it was heated to 100 o C due to the heat accumulated in the saw blade, which is not cooled.
Таким образом, изменяя скорость перемещения зубьев пилы, напряженность электрического поля и величины периода его переключения, можно обеспечить высокое качество нагрева на пилах, имеющих различный диаметр. Thus, by changing the speed of movement of the teeth of the saw, the electric field strength and the value of the period of its switching, it is possible to ensure high quality heating on saws with different diameters.
Способ осуществляется с использованием расходуемых элементов: водного раствора кальцинированной соды - 10 - 15%, электролита и слоя ферробора на сетке анода. Кроме того, расходуемым элементом является твердосплавный индентор из ВК-12 или ВК-8. The method is carried out using consumable elements: an aqueous solution of soda ash - 10 - 15%, an electrolyte and a layer of ferroboron on the anode grid. In addition, the consumable element is a carbide indenter of VK-12 or VK-8.
В зависимости от технологических требований зуб пилы можно прокаливать на различную глубину от 1/3 до 3/4 его высоты. При этом твердость и красностойкость режущей грани не изменяется. Depending on the technological requirements, the saw tooth can be calcined to various depths from 1/3 to 3/4 of its height. In this case, the hardness and redness of the cutting edge does not change.
Температура всей пилы после упрочнения зубьев повышается не более чем до 50oC. Скорость вращения пилы рассчитывается в зависимости от диаметра и напряженности электрического поля.The temperature of the entire saw after hardening of the teeth rises to no more than 50 o C. The speed of rotation of the saw is calculated depending on the diameter and intensity of the electric field.
Для апробации способа была изготовлена специализированная установка, которая состоит из вращателя пилы с встроенным регулятором частоты вращения и электролитными ячейками. Пила на установке закреплялась на горизонтальном шпинделе так, чтобы ее зубья погружались в злектролит ячейки на технологически обусловленную глубину. To test the method, a specialized installation was made, which consists of a saw rotator with a built-in speed controller and electrolyte cells. The saw on the installation was fixed on a horizontal spindle so that its teeth were immersed in the cell electrolyte to a technologically determined depth.
Под пилой устанавливалось две ячейки. Первая для нагрева и легировання зубьев. На аноде первой ячейки размещался легирующий элемент в виде ферросплава, а одна из ее стенок, по ходу перемещения зубьев, пилы, выполнялась упругой с встроенным керамическим индентором. Two cells were installed under the saw. The first is for heating and alloying teeth. An alloying element in the form of a ferroalloy was placed on the anode of the first cell, and one of its walls, along the movement of the teeth and the saw, was elastic with a built-in ceramic indenter.
Вторая ячейка подключалась на пониженный потенциал 30-50 B и имела на своей упругой стенке, размещенной навстречу движения зубьев пилы, твердосплавный индентор. Площадь индентора, контактирующая с электролитом, и расстояние от анода до индентора регулируют плотность электрического тока при электроискровом легировании. The second cell was connected at a reduced potential of 30–50 V and had a carbide indenter on its elastic wall placed in the direction of movement of the saw teeth. The area of the indenter in contact with the electrolyte and the distance from the anode to the indenter control the density of the electric current during electrospark alloying.
Расстояние между ячейками выбирается из условия нахождения зуба пилы на воздухе для его подстуживания до температуры мартенситных превращений - это, как правило, 20 - 30 мм. The distance between the cells is selected from the condition that the saw tooth is in the air to be cooled to the temperature of martensitic transformations - this is usually 20-30 mm.
При входе зуба пилы во вторую ячейку осуществляется одновременно две технологические операции: электроискровое легирование и охлаждение электролитом при наложении пониженного (30-50 B) электрического потенциала. When the saw tooth enters the second cell, two technological operations are carried out simultaneously: electrospark alloying and electrolyte cooling when applying a low (30-50 V) electric potential.
Пример 1. Example 1
Осуществлялся способ упрочнения пилы при использовании электролитно-плазменного устройства для упрочнения. Технологические режимы упрочнения и конструктивные признаки устройства соответствуют вышеприведенным. В примере 1 изменялись следующие параметры: периоды включения потенциалов - τ1, τ2; наличие ферросплава на сетке анода f - да, f - нет; расстояние между ячейками δ; величина потенциала на аноде второй ячейки U2 и плотность тока при электроискровом легировании J2.A method of hardening a saw was carried out using an electrolyte-plasma device for hardening. The technological regimes of hardening and structural features of the device correspond to the above. In example 1, the following parameters were changed: periods of inclusion of potentials - τ 1 , τ 2 ; the presence of a ferroalloy on the anode grid f - yes, f - no; cell spacing δ; the value of the potential at the anode of the second cell U 2 and the current density during electrospark alloying J 2 .
При эксперименте контролировали: твердость задней поверхности зуба Hμ; его шероховатость Rz и работоспособность пилы A (час).During the experiment, the following was controlled: hardness of the posterior tooth surface H μ ; its roughness R z and the performance of the saw A (hour).
Результаты эксперимента приведены в таблице 1 (табл. 1 и 2 см. в конце описания). The experimental results are shown in table 1 (tables. 1 and 2 see at the end of the description).
Эксперименты показали, что увеличение зазора между ячейками снижает эффективность упрочнения, это обусловлено подстуживанием зуба ниже точки мартенситных превращений. Кроме того, без использования ферросплава эффективность упрочнения также снижается, а электроискровое легирование при повышенной плотности тока дает высокую шероховатость поверхности режущей грани, что недопустимо для режущего инструмента (см. поз.7,11,13). The experiments showed that an increase in the gap between the cells reduces the effectiveness of hardening, this is due to the tooth pinching below the point of martensitic transformations. In addition, without the use of a ferroalloy, the hardening efficiency is also reduced, and the electrospark alloying at an increased current density gives a high surface roughness of the cutting face, which is unacceptable for a cutting tool (see pos. 7, 11, 13).
Пример 2. Example 2
Осуществлялось упрочнение зубьев пилы по режимам, приведенным в позиции 10 (таблица 1), изменялись величины плотности тока при повышенном и пониженном электрическом потенциале J1 и J2. Периоды включения и выключения потенциалов были приняты по 2 сек.Hardening of the teeth of the saw was carried out according to the modes given in position 10 (table 1), the current density values were changed with increased and decreased electric potentials J 1 and J 2 . Potential on and off periods were taken for 2 sec.
Результаты экспериментов показали, что при понижении потенциала, по-видимому, зуб не прогревается до температуры аустенизации и при охлаждении не полностью осуществляются мартенситные превращения. The experimental results showed that with a decrease in potential, apparently, the tooth does not warm up to the temperature of austenization and martensitic transformations are not completely carried out upon cooling.
Повышенные напряжения перегревают зуб почти до оплавления, что характеризуется увеличением шероховатости и отказами про причине образования заусенцев на торце изделия. Elevated stresses overheat the tooth almost until fusion, which is characterized by an increase in roughness and failures due to the formation of burrs at the end of the product.
Результаты эксперимента приведены в таблице 2. The experimental results are shown in table 2.
Предложенный способ упрочнения наряду с высокими показателями качества обладает еще и такими преимуществами: высокой производительностью и экологической чистотой. При его осуществлении, по сравнению с электроконтактной закалкой (метод Говелинга), производительность увеличивается почти в 30 раз. The proposed method of hardening, along with high quality indicators, also has such advantages: high performance and environmental cleanliness. In its implementation, in comparison with electrical contact hardening (Goveling method), productivity increases by almost 30 times.
Кроме того, заявляемый способ относится к ресурсосберегающим технологиям, так как имеет высокий коэффициент использования электрической энергии, почти 80%. In addition, the claimed method relates to resource-saving technologies, as it has a high coefficient of electric energy use, almost 80%.
Источники, использованные при составлении описания. Sources used in compiling the description.
1. А.С.СССР N 1706234, МКИ5 C 23 C 14/32. Способ обработки инструмента. Опубл. 05.07.89.1. A.S.SSSR N 1706234, MKI 5 C 23
2. Патент ГДР N 270930, МКИ4 C 21 C 9/24. Vtrtahren zum Harten der Sagebiattrahne von Kreissageblattern
Способ закалки дисковых пил. Опубл. 16.08.89.2. Patent GDR N 270930, MKI 4 C 21
The method of hardening circular saws. Publ. 08/16/89.
3. А.с. СССР N 1643621, МКИ5 C 21 D 9/24. Способ плазменного упрочнения пилообразного режущего инструмента.3. A.S. USSR N 1643621, MKI 5 C 21
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98106746A RU2138564C1 (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Saw strengthening method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98106746A RU2138564C1 (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Saw strengthening method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98106746A RU98106746A (en) | 1999-09-20 |
| RU2138564C1 true RU2138564C1 (en) | 1999-09-27 |
Family
ID=20204615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98106746A RU2138564C1 (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | Saw strengthening method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2138564C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2264895C2 (en) * | 2004-02-11 | 2005-11-27 | Хабаровский государственный технический университет | Thread cutting tools strengthening method with use of electric spark alloying |
| RU2472937C1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Device for making recesses in long fully-mechanised working faces |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3592703A (en) * | 1968-03-07 | 1971-07-13 | United States Steel Corp | Method for treating circular saw blades and product produced thereby |
| SU1643621A1 (en) * | 1988-12-26 | 1991-04-23 | Центр научно-технического творчества молодежи "Внедрение" | Method of plasma hardening of saw-type cutting tools |
| SU1680786A1 (en) * | 1989-04-25 | 1991-09-30 | Иркутский политехнический институт | Method of flame-hardening cutting tolls |
| RU2026372C1 (en) * | 1991-05-20 | 1995-01-09 | Львовский лесотехнический институт имени академика Погребняка П.С. | Method of working of wood saw teeth |
| RU2033437C1 (en) * | 1992-01-16 | 1995-04-20 | Михаил Иванович Квасов | Saw teeth strengthening method |
-
1998
- 1998-03-30 RU RU98106746A patent/RU2138564C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3592703A (en) * | 1968-03-07 | 1971-07-13 | United States Steel Corp | Method for treating circular saw blades and product produced thereby |
| SU1643621A1 (en) * | 1988-12-26 | 1991-04-23 | Центр научно-технического творчества молодежи "Внедрение" | Method of plasma hardening of saw-type cutting tools |
| SU1680786A1 (en) * | 1989-04-25 | 1991-09-30 | Иркутский политехнический институт | Method of flame-hardening cutting tolls |
| RU2026372C1 (en) * | 1991-05-20 | 1995-01-09 | Львовский лесотехнический институт имени академика Погребняка П.С. | Method of working of wood saw teeth |
| RU2033437C1 (en) * | 1992-01-16 | 1995-04-20 | Михаил Иванович Квасов | Saw teeth strengthening method |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2264895C2 (en) * | 2004-02-11 | 2005-11-27 | Хабаровский государственный технический университет | Thread cutting tools strengthening method with use of electric spark alloying |
| RU2472937C1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Device for making recesses in long fully-mechanised working faces |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU720586B2 (en) | An electrolytic process for cleaning electrically conducting surfaces | |
| AU780437B2 (en) | An improved process and apparatus for cleaning and/or coating metal surfaces using electro-plasma technology | |
| Gill et al. | Investigation of micro-hardness in electrical discharge alloying of En31 tool steel with Cu–W powder metallurgy electrode | |
| CN103805934A (en) | Method for strengthening surface of metal roller by adopting electro-spark deposition method and plasma fusion covering method | |
| Cheng et al. | Improvement in corrosion resistance of a nodular cast iron surface modified by plasma beam treatment | |
| IL46078A (en) | Method of case-alloying metals such as steel or cast iron | |
| RU2138564C1 (en) | Saw strengthening method | |
| Skakov et al. | Influence of electrolyte plasma treatment on structure, phase composition and microhardness of steel Р6М5 | |
| CN102517622A (en) | Method for preparing anode made of copper-phosphorus alloy | |
| EP0565726A1 (en) | Method and device for processing of articles | |
| CN103540929A (en) | Cladding method for magnesium-based alloy surface wear-resistant coating | |
| CN102400140A (en) | Micro-arc oxidation treatment method for surface of agricultural plough | |
| RU2733879C1 (en) | Method of hardening cutting part of working members | |
| RU2478141C2 (en) | Modification method of material surface by plasma treatment | |
| CN115198069A (en) | Plasma electrolytic heat treatment method | |
| RU74922U1 (en) | DEVICE FOR ELECTRIC ARC Hardening | |
| CN114318212B (en) | Laser composite plasma electric spark alloying method | |
| RU2427666C1 (en) | Procedure for strengthening surface of items of titanium alloys | |
| Krastev et al. | Surface modification of steels by electrical discharge treatment in electrolyte | |
| RU2562187C1 (en) | Method of modification of surface of products from titanic alloys in glow discharge | |
| JP2008138223A (en) | Method for improving durability of die alloy tool steel | |
| RU2802698C1 (en) | Method for production of cast iron working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part | |
| Loh | Plasma nitriding | |
| RU2802689C1 (en) | Method for the production of working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part | |
| RU1786118C (en) | Plasma-arc machining process for metals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150331 |