RU2695392C1 - Method of increasing impact strength of metals - Google Patents
Method of increasing impact strength of metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695392C1 RU2695392C1 RU2018100957A RU2018100957A RU2695392C1 RU 2695392 C1 RU2695392 C1 RU 2695392C1 RU 2018100957 A RU2018100957 A RU 2018100957A RU 2018100957 A RU2018100957 A RU 2018100957A RU 2695392 C1 RU2695392 C1 RU 2695392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cracks
- current
- article
- inductor
- eddy currents
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 title abstract description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 tungsten carbides Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
- B23P6/04—Repairing fractures or cracked metal parts or products, e.g. castings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/04—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering with simultaneous application of supersonic waves, magnetic or electric fields
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/42—Induction heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для восстановления и упрочнения деталей.The invention relates to the field of metalworking and can be used to restore and harden parts.
На долговечность деталей в основном влияют их дефекты, в том числе технологические, которые в свою очередь снижают такую важную характеристику любого материала, как ударная вязкость. Именно она является основным показателем способности материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки. Дефекты, возникающие в процессе работы деталей в конструкции могут привести к возникновению и развитию усталостных трещин. Дефекты сплошности напрямую снижают усталостную прочность материала и долговечность деталей, снижая прочность и ресурс машин, а значит и ударную вязкость.The durability of parts is mainly affected by their defects, including technological ones, which in turn reduce such an important characteristic of any material as impact strength. It is she who is the main indicator of the ability of a material to absorb mechanical energy in the process of deformation and fracture under the influence of shock loading. Defects that occur during the operation of parts in a structure can lead to the appearance and development of fatigue cracks. Continuity defects directly reduce the fatigue strength of the material and the durability of the parts, reducing the strength and service life of the machines, and hence the toughness.
Известен способ упрочнения индукционной наплавкой деталей (патент РФ на изобретение №2138377, МПК В23K 13/01, B22D 19/00, опубл. 27.09.1999), включающий нанесение углублений на рабочие поверхности, заполнение их армирующим материалом и последующее нанесение на поверхность деталей порошковой шихты, при этом углубления армируют гранулированным сплавом карбидов вольфрама, а в качестве порошковой шихты используют смесь, включающую 80% кобальтового сплава и 20% боросодержащего флюса, при этом толщина слоя шихты составляет 2-3 мм при следующем соотношении сплава карбидов вольфрама и порошковой шихты, мас. %: Сплав карбидов вольфрама - 40-60, Порошковая шихта - 60-40.A known method of hardening by induction surfacing of parts (RF patent for the invention No. 2138377, IPC B23K 13/01, B22D 19/00, publ. 09/27/1999), including applying depressions to the working surfaces, filling them with reinforcing material and then applying powder to the surface of the parts charge, while the recesses are reinforced with a granular alloy of tungsten carbides, and as a powder charge using a mixture comprising 80% cobalt alloy and 20% boron flux, the thickness of the layer of the charge is 2-3 mm in the following ratio of alloy tungsten carbides and powder mixture, wt. %: Tungsten carbide alloy - 40-60, Powder charge - 60-40.
Недостатком этого способа является использование дополнительных порошковых смесей и сплавов, которые наплавляются на нанесенные в детали углубления, т.е. способ больше служит для упрочнения деталей, работающих в абразиве в режимах ударов или больших динамических нагрузок, что не может подходить для деталей, служащих для других целей, и нуждающихся в сохранении поверхности без лишних шероховатостей и неровностей.The disadvantage of this method is the use of additional powder mixtures and alloys, which are deposited on the recesses deposited in the part, i.e. the method is more used for hardening parts working in an abrasive under shock or high dynamic load conditions, which may not be suitable for parts serving for other purposes, and in need of surface preservation without unnecessary roughness and unevenness.
Наиболее близким аналогом является способ обработки изделий (патент РФ на изобретение №2068003, МПК C21D 1/04, C21D 7/06, опубл. 20.10.1996), включающий охлаждение в жидком азоте, причем, с целью повышения эксплуатационной стойкости, после охлаждения изделие дополнительно подвергают обработке магнитным периодическим полем напряженностью менее 106 А/м.The closest analogue is the method of processing products (RF patent for the invention No. 2068003, IPC
Недостатком описанного способа является практическое отсутствие эффекта упрочнения для хорошо закаленного изделия, а также необходимость использования жидкого азота, который требует определенных условий для хранения.The disadvantage of the described method is the practical absence of the hardening effect for a well-hardened product, as well as the need to use liquid nitrogen, which requires certain storage conditions.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эксплуатационной стойкости изделий.The objective of the proposed technical solution is to increase the operational stability of products.
Поставленная задача решается за счет того, что способ повышения ударной вязкости металлов, включающий воздействие на обрабатываемую поверхность изделий производят импульсным магнитным полем, причем наведенные в изделии вихревые токи имеют перпендикулярное, образовавшимся усталостным трещинам на поверхности изделия, направление, а величина вихревых токов при воздействии на трещины имеет значение, обеспечивающее микрорасплавление металла в вершинах этих трещин.The problem is solved due to the fact that the method of increasing the impact strength of metals, including exposure to the treated surface of the products is produced by a pulsed magnetic field, and the eddy currents induced in the product have a direction perpendicular to the fatigue cracks formed on the surface of the product, and the magnitude of the eddy currents when exposed to cracks is important, providing micro-melting of the metal at the tops of these cracks.
Воздействие импульсным магнитным полем (ИМП) с наведенными в изделии вихревыми токами перпендикулярными трещинам позволяет свести к минимуму дальнейшее развитие этих трещин, что прямо влияет на эксплуатационную стойкость изделия.Exposure to a pulsed magnetic field (IMF) with eddy currents perpendicular to the cracks induced in the product minimizes the further development of these cracks, which directly affects the operational stability of the product.
Величина вихревых токов должна быть регулируема таким образом, чтобы обеспечивать только микрорасплавление металла в вершинах трещин. Если силы токов будут слишком велики, то может произойти общий перегрев образца, а радиальные электродинамические силы могут привести к общему разрушению изделия.The magnitude of the eddy currents should be adjustable in such a way as to ensure only micro-melting of the metal at the tops of the cracks. If the current strengths are too high, a general overheating of the sample can occur, and radial electrodynamic forces can lead to general destruction of the product.
Устройство для реализации способа представлено следующими чертежами:A device for implementing the method is represented by the following drawings:
- на фиг. 1 изображен разрез вида спереди схемы устройства для реализации способа;- in FIG. 1 shows a cross-sectional front view of a diagram of a device for implementing the method;
- на фиг. 2 изображен разрез вида слева схемы устройства для реализации способа;- in FIG. 2 shows a sectional view of the left diagram of the device for implementing the method;
- на фиг. 3 показано движение вихревых токов в районе трещины.- in FIG. Figure 3 shows the movement of eddy currents in the crack region.
Устройство содержит индуктор 1, подключенный к магнитно-импульсной установке (МИУ) и содержащий токопровод 2, стяжные кольца 3 и изделие 4.The device comprises an
Реализацию способа осуществляют в изобретении следующим образом.The implementation of the method is carried out in the invention as follows.
В индуктор 1 устанавливают изделие 4, в котором образовались усталостные трещины, с помощью стяжных колец 3. В зависимости от материала задается величина прохождения токов. После установки изделия 4 в индукторе 1 начинают наводить ток, причем вихревые токи имеют перпендикулярное направление относительно трещин. В результате прохождения тока наиболее нагреваемой точкой является вершина трещины, соответственно она наибольшим образом подвергается микрорасплавлению и «запеканию». Для материала марки 30ХГСА наиболее подходящим для цели повышения ударной вязкости и «запекания» трещин является ток, величина которого составляет 84-100 кА, а для материала АМГ6 от 20 кА до 40 кА.An
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100957A RU2695392C1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Method of increasing impact strength of metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100957A RU2695392C1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Method of increasing impact strength of metals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2695392C1 true RU2695392C1 (en) | 2019-07-23 |
Family
ID=67512436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018100957A RU2695392C1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Method of increasing impact strength of metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2695392C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115141928A (en) * | 2022-07-14 | 2022-10-04 | 电子科技大学 | Electromagnetic toughening method and system for shaft type solid part |
| RU2787285C1 (en) * | 2022-05-17 | 2023-01-09 | Аскар Джамилевич Мингажев | Method for restoring a metal product with surface cracks |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1161214A1 (en) * | 1983-12-26 | 1985-06-15 | Предприятие П/Я А-7615 | Method of machining articles |
| SU1208083A1 (en) * | 1983-11-29 | 1986-01-30 | Производственное Объединение Атомного Турбостроения "Харьковский Турбинный Завод" Им.С.М.Кирова | Method of reducing cast components made from heat-resistant steels |
| SU1740449A1 (en) * | 1990-03-23 | 1992-06-15 | Красноярский научно-производственный кооператив "Изобретатель" | Method for heat treatment of metal parts |
| RU2339704C1 (en) * | 2007-02-13 | 2008-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Method of combined magnetic-impulse processing of surfaces of tools and machine parts |
| RU2375165C1 (en) * | 2008-03-18 | 2009-12-10 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Method for restoration of steel item with surface cracks |
-
2018
- 2018-01-10 RU RU2018100957A patent/RU2695392C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1208083A1 (en) * | 1983-11-29 | 1986-01-30 | Производственное Объединение Атомного Турбостроения "Харьковский Турбинный Завод" Им.С.М.Кирова | Method of reducing cast components made from heat-resistant steels |
| SU1161214A1 (en) * | 1983-12-26 | 1985-06-15 | Предприятие П/Я А-7615 | Method of machining articles |
| SU1740449A1 (en) * | 1990-03-23 | 1992-06-15 | Красноярский научно-производственный кооператив "Изобретатель" | Method for heat treatment of metal parts |
| RU2339704C1 (en) * | 2007-02-13 | 2008-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Method of combined magnetic-impulse processing of surfaces of tools and machine parts |
| RU2375165C1 (en) * | 2008-03-18 | 2009-12-10 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Method for restoration of steel item with surface cracks |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2787285C1 (en) * | 2022-05-17 | 2023-01-09 | Аскар Джамилевич Мингажев | Method for restoring a metal product with surface cracks |
| RU2787283C1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-01-09 | Аскар Джамилевич Мингажев | Method for filling cracks on the surface of a metal product |
| RU2787284C1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-01-09 | Аскар Джамилевич Мингажев | Method for patching surface cracks in a metal product |
| CN115141928A (en) * | 2022-07-14 | 2022-10-04 | 电子科技大学 | Electromagnetic toughening method and system for shaft type solid part |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cong et al. | The thermal fatigue resistance of H13 steel repaired by a biomimetic laser remelting process | |
| Chen et al. | Improvement of low-temperature impact toughness for 304 weld joint produced by laser-MIG hybrid welding under magnetic field | |
| Xiaojun et al. | Phase transformation during cavitation erosion of a Co stainless steel | |
| Lakshminarayanan et al. | Effect of autogenous arc welding processes on tensile and impact properties of ferritic stainless steel joints | |
| Dubey et al. | Wear behaviour of friction stir weld joint of cast Al (4–10%) Cu alloy welded at different operating parameters | |
| Zhang et al. | Laser powder bed fused 304L steel shot-peened with various ceramic shot sizes: surface/subsurface characteristics, tensile behavior, and fatigue behavior | |
| Yelamasetti et al. | Surface modification of aluminum alloy 6061 by embedding B4C particles via friction stir processing | |
| Mohammadijoo et al. | Characterization of HAZ of API X70 microalloyed steel welded by cold-wire tandem submerged arc welding | |
| Kumar et al. | TIG arc processing improves tensile and fatigue properties of surface modified of AISI 4340 steel | |
| RU2695392C1 (en) | Method of increasing impact strength of metals | |
| Oh et al. | Microstructural characterization of laser heat treated AISI 4140 steel with improved fatigue behavior | |
| Student et al. | Mechanical characteristics and wear resistance of the cladding layers obtained by melting of cored wires with simultaneous vibration of substrate | |
| Stamm et al. | Effect of laser surface treatment on high cycle fatigue of aisi 316L stainless steel | |
| Eroglu et al. | Diffusion bonding between high chromium white iron and low carbon steel | |
| Owunna et al. | Application of SEM/EDS in fractographic investigation of TIG welded AISI 1020 fusion zones at distinct welding current steps | |
| RU2668645C1 (en) | Method of restoring the rollers of continuous casting machines | |
| Kainth et al. | Experimental investigation of the effect of vibration on mechanical properties of AISI 1018 mild/low carbon steel welded joint using SMAW | |
| Pokhmurskaya et al. | INFLUENCE OF HIGH-FREQUENCY MECHANICAL VIBRATIONS OF THE ITEM ON STRUCTURE AND WEAR RESISTANCE OF KH10R4G2S DEPOSITED METAL. | |
| Skumavc et al. | Tungsten heavy alloy as a filler metal for repair welding of dies for high pressure die casting | |
| Venturelli et al. | Effect of manganese content on the wear resistance and impact properties of Hadfield steel | |
| Pashynskyi et al. | Study of the influence of the increased carbon content in electrodes on structure and properties of the welding seam during welding of 110G13 steel | |
| Ebrahimnia et al. | Application of a low heat input deposition process for refurbishment of worn pm forming dies using Fe-Ni based filler metal | |
| JPS5825867A (en) | Method of surface-hardening nodular cast iron base metal | |
| Ikeh et al. | Effects of Electric Power Arc Inputs on the Fracture Surface and the Mechanical Properties of 0.4% C Steel | |
| Wang et al. | Improvement of the welded joints properties of P460NH steel with AC-assisted GTAW arc |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200111 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210525 |