[go: up one dir, main page]

RU2695392C1 - Method of increasing impact strength of metals - Google Patents

Method of increasing impact strength of metals Download PDF

Info

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
Application number
RU2018100957A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Глущенков
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва"
Priority to RU2018100957A priority Critical patent/RU2695392C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2695392C1 publication Critical patent/RU2695392C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/04Repairing fractures or cracked metal parts or products, e.g. castings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/04General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering with simultaneous application of supersonic waves, magnetic or electric fields
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • C21D1/42Induction heating
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process 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

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metal processing and can be used for parts reconditioning and hardening. To increase the article operational resistance, an article is installed in the inductor, in which fatigue cracks are formed by means of clamping rings. Depending on the material, current passage value is set. After installation of the article in the inductor, current is started to flow, and the eddy currents have perpendicular direction relative to the cracks.
EFFECT: as a result of passage of current the most heated point is the crack vertex, accordingly, it is subjected to maximum micromillation and "baking".
1 cl, 3 dwg

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 C21D 1/04, C21D 7/06, publ. 10/20/1996), including cooling in liquid nitrogen, and, in order to increase operational stability, after cooling the product additionally subjected to treatment with a periodic magnetic field with a strength of less than 10 6 A / m

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 inductor 1 connected to a magnetic pulse installation (MIU) and containing a current lead 2, coupling rings 3 and product 4.

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 article 4 is installed in the inductor 1, in which fatigue cracks are formed using the clamping rings 3. Depending on the material, the current passage is set. After installing the product 4 in the inductor 1 begin to induce current, and eddy currents have a perpendicular direction relative to the cracks. As a result of the passage of current, the most heated point is the tip of the crack, respectively, it is most subjected to micro-melting and “baking”. For a material of the 30KhGSA grade, the current most suitable for increasing the impact strength and “baking” cracks is 84–100 kA, and for an AMG6 material from 20 kA to 40 kA.

Claims (1)

Способ восстановления деталей с поверхностными трещинами, включающий воздействие на обрабатываемую поверхность изделий магнитным полем, отличающийся тем, что воздействие производят импульсным магнитным полем, при этом изделие зажимают стяжными кольцами в индукторе таким образом, чтобы вихревые токи имели перпендикулярное направление образовавшимся усталостным трещинам на поверхности изделия, а величина вихревых токов при воздействии на трещины имеет значение от 20 кА до 100 кА.A method of repairing parts with surface cracks, including applying a magnetic field to the surface of the products, characterized in that the effect is produced by a pulsed magnetic field, wherein the product is clamped with clamping rings in the inductor so that the eddy currents are perpendicular to the formed fatigue cracks on the surface of the product, and the magnitude of the eddy currents when exposed to cracks has a value from 20 kA to 100 kA.
RU2018100957A 2018-01-10 2018-01-10 Method of increasing impact strength of metals RU2695392C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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