RU2735698C1 - Method of electroarc hardening of steel products - Google Patents
Method of electroarc hardening of steel products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735698C1 RU2735698C1 RU2019132140A RU2019132140A RU2735698C1 RU 2735698 C1 RU2735698 C1 RU 2735698C1 RU 2019132140 A RU2019132140 A RU 2019132140A RU 2019132140 A RU2019132140 A RU 2019132140A RU 2735698 C1 RU2735698 C1 RU 2735698C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hardening
- product
- electric arc
- arc
- steel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к термической обработке стали методом упрочнения с помощью электрической дуги и может быть использовано для повышения твердости и износостойкости поверхностей деталей, работающих при ударных и знакопеременных нагрузках в машиностроении.The invention relates to heat treatment of steel by hardening using an electric arc and can be used to increase the hardness and wear resistance of surfaces of parts operating under shock and alternating loads in mechanical engineering.
Известен способ поверхностной закалки изделий, включающий закалку путем перемещения по поверхности изделия плазменной дуги прямого действия, возбуждаемой между электродом и изделием, когда электродом является анод, а изделие катодом (см. патент РФ №2313581).The known method of surface hardening of products, including hardening by moving a plasma arc of direct action on the surface of the product, excited between the electrode and the product, when the electrode is the anode, and the product is the cathode (see RF patent No. 2313581).
Недостатком известного способа является то, что дуга получается непостоянной во времени и подвержена затуханию из-за магнитного дутья, а также сниженный ввод тепла в изделие и повышенный в электроде из-за несимметричности выделения энергии на катоде и аноде.The disadvantage of this method is that the arc is not constant in time and is subject to damping due to magnetic blast, as well as reduced heat input into the product and increased in the electrode due to the asymmetry of energy release at the cathode and anode.
Известен также способ упрочнения поверхности стальных изделий, (см. патент РФ №2252266), включающий нагрев электрической дугой обратной полярности, зажигаемой между графитовым электродом и поверхностью изделия, при относительном перемещении дуги и изделия электрическую дугу сжимают струей инертного газа до значений плотности мощности 103 Вт/см2.There is also known a method of hardening the surface of steel products, (see RF patent No. 2252266), including heating by an electric arc of reverse polarity, ignited between the graphite electrode and the surface of the product, with the relative movement of the arc and the product, the electric arc is compressed by a jet of inert gas to power density values of 10 3 W / cm 2 .
Недостатком известного способа является то, что образуется узкая площадь поверхности пятна нагрева из-за обжатия столба дуги и невозможно регулировать дугу в процессе закалки.The disadvantage of this method is that a narrow surface area of the heating spot is formed due to the compression of the arc column and it is impossible to regulate the arc during quenching.
Известен также способ упрочнения поверхности стальных изделий, принятый за прототип (см. патент РФ №2536854), включающий нагрев изделия электрической дугой переменного тока с прямоугольной формой импульсов, при этом регулируют тепловложение дуги путем изменения силы или частоты тока в положительной и отрицательной полуволнах тока с изменением их продолжительности.There is also known a method of hardening the surface of steel products, taken as a prototype (see RF patent No. 2536854), including heating the product with an AC electric arc with a rectangular pulse shape, while adjusting the heat input of the arc by changing the strength or frequency of the current in the positive and negative half-waves of the current with changing their duration.
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что электрической дугой переменного тока невозможно удержать дугу на электроде.The disadvantage of the known method, taken as a prototype, is that it is impossible to keep the arc on the electrode with an AC electric arc.
Техническим результатом изобретения является повышение твердости и износостойкости поверхности изделия, регулирование глубины упрочненного слоя.The technical result of the invention is to increase the hardness and wear resistance of the product surface, control the depth of the hardened layer.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе электродугового упрочнения стальных изделий, включающем нагрев поверхности изделия электрической дугой, зажигаемой между неплавящимся электродом и поверхностью изделия, регулирование тепловложения дуги путем изменения силы тока, согласно заявляемому изобретению поверхность изделия нагревают электрической дугой прямой полярности, а тепловложение дуги регулируют изменением угла заточки неплавящегося электрода от 45 до 85±2° и скорости вращения детали.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of electric arc hardening of steel products, including heating the surface of the product with an electric arc ignited between the non-consumable electrode and the surface of the product, regulation of the heat input of the arc by changing the current strength, according to the claimed invention, the surface of the product is heated with an electric arc of straight polarity, and the heat input arcs are regulated by changing the angle of sharpening of the non-consumable electrode from 45 to 85 ± 2 ° and the rotation speed of the part.
Заявляемый способ поясняется чертежом, где показана схема обработки изделия по заявляемому способу.The inventive method is illustrated by a drawing, which shows a diagram of product processing according to the inventive method.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. К горелке 1 и изделию 2 подводят электрический ток. В горелке 1 закреплен неплавящийся электрод 3 выполненный в виде конуса с площадкой на вершине конуса, между неплавящимся электродом 3 и поверхностью изделия 2 образуется электрическая дуга 4. Под воздействием электрической дуги 4 на изделии 2 образуется закаленный слой 5 охлаждаемый водой 6.The inventive method is carried out as follows. Electric current is supplied to
Электрическую дугу 4 можно регулировать за счет изменения ее длины и силы тока. Поверхность изделия 2 постоянно перемещается относительно электрической дуги 4. На поверхности изделия 2 образуется закаленный слой 5. Тепловложение электрической дуги и ширина закаленного слоя 5 зависит от величины тока и величины площадки на вершине конуса неплавящегося электрода 3, а также расхода защитного газа аргона.The
Пример конкретного применения способаAn example of a specific application of the method
Практическое применение предлагаемого способа проводили на наплавленной поверхности образца из стали 30ХГСА диаметром 200 мм и длиной 200 мм. Упрочнение поверхности образца выполнялось на автоматической установке. В горелке закрепили неплавящийся электрод с углом заточки 75±2° с площадкой на вершине конуса 2 мм, упрочнение выполняли при силе тока от 40 до 90 А и длиной электрической дуги 3 мм, со скоростью вращения изделия от 0,009 до 0,02 об/с в среде защитного газа (аргон). Упрочнение выполняли сплошным нанесением закалочных дорожек с последующим охлаждением водой. Было установлено, что при регулировке заявленных параметров можно получить максимальную глубину упрочнения с высокими значениями твердости и износостойкости.The practical application of the proposed method was carried out on the weld surface of a 30KhGSA steel specimen with a diameter of 200 mm and a length of 200 mm. The surface hardening of the sample was carried out on an automatic installation. A non-consumable electrode with a sharpening angle of 75 ± 2 ° was fixed in the torch with a platform at the top of the cone of 2 mm, hardening was performed at a current strength of 40 to 90 A and an electric arc length of 3 mm, with a rotation speed of the product from 0.009 to 0.02 r / s in a protective gas (argon). Strengthening was carried out by continuous application of quenching tracks followed by water cooling. It was found that by adjusting the declared parameters, it is possible to obtain the maximum depth of hardening with high values of hardness and wear resistance.
Так, при увеличении скорости обработки и силы тока, глубина упрочненной поверхности уменьшается. При уменьшении скорости обработки и уменьшении силы тока, глубина упрочненного слоя увеличивается. При увеличении силы тока и уменьшении скорости упрочнения, глубина упрочненного слоя уменьшается.So, with an increase in the processing speed and current strength, the depth of the hardened surface decreases. With a decrease in the processing speed and a decrease in the current strength, the depth of the hardened layer increases. With an increase in the current strength and a decrease in the hardening rate, the depth of the hardened layer decreases.
Изменение скорости упрочнения позволяет регулировать тепловложение, а следовательно, и глубину упрочненного слоя. Увеличение скорости упрочнения и увеличение силы тока приводит к уменьшению глубины упрочнения и уменьшению значений твердости.Changing the rate of hardening allows you to control the heat input, and, consequently, the depth of the hardened layer. An increase in the hardening rate and an increase in the current strength leads to a decrease in the hardening depth and a decrease in the hardness values.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019132140A RU2735698C1 (en) | 2019-10-10 | 2019-10-10 | Method of electroarc hardening of steel products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019132140A RU2735698C1 (en) | 2019-10-10 | 2019-10-10 | Method of electroarc hardening of steel products |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2735698C1 true RU2735698C1 (en) | 2020-11-06 |
Family
ID=73398463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019132140A RU2735698C1 (en) | 2019-10-10 | 2019-10-10 | Method of electroarc hardening of steel products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2735698C1 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2524001B1 (en) * | 1982-03-25 | 1987-02-20 | Pechiney Aluminium | COOLING PROCESS MINIMIZING DEFORMATION OF METALLURGICAL PRODUCTS |
| SU1507813A1 (en) * | 1987-12-22 | 1989-09-15 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Electrolytic heating method |
| SU1724704A1 (en) * | 1989-09-19 | 1992-04-07 | Центральный Научно-Исследовательский Институт Механической Обработки Древесины Всесоюзного Научно-Производственного Объединения Лесопильной Промышленности "Союзнаучдревпром" | Set for electric-contact hardening or circular saw teeth |
| RU2252266C2 (en) * | 2002-12-30 | 2005-05-20 | Сибирский государственный аэрокосмический университет им. акад. М.Ф. Решетнева | Method of steel items surfaces hardening |
| RU2313581C2 (en) * | 2005-10-20 | 2007-12-27 | ООО "Композит" | Manual plasma quenching method |
| 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 |
| RU2431684C1 (en) * | 2010-05-12 | 2011-10-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys |
| RU2536854C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-12-27 | Алексей Анатольевич Тимофеев | Steel articles surface hardening |
| CN107012305A (en) * | 2017-03-24 | 2017-08-04 | 江苏大学 | A kind of ultrasonic coldworking strengthened method and device of structural member connecting hole |
-
2019
- 2019-10-10 RU RU2019132140A patent/RU2735698C1/en active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2524001B1 (en) * | 1982-03-25 | 1987-02-20 | Pechiney Aluminium | COOLING PROCESS MINIMIZING DEFORMATION OF METALLURGICAL PRODUCTS |
| SU1507813A1 (en) * | 1987-12-22 | 1989-09-15 | Институт Прикладной Физики Ан Мсср | Electrolytic heating method |
| SU1724704A1 (en) * | 1989-09-19 | 1992-04-07 | Центральный Научно-Исследовательский Институт Механической Обработки Древесины Всесоюзного Научно-Производственного Объединения Лесопильной Промышленности "Союзнаучдревпром" | Set for electric-contact hardening or circular saw teeth |
| RU2252266C2 (en) * | 2002-12-30 | 2005-05-20 | Сибирский государственный аэрокосмический университет им. акад. М.Ф. Решетнева | Method of steel items surfaces hardening |
| RU2313581C2 (en) * | 2005-10-20 | 2007-12-27 | ООО "Композит" | Manual plasma quenching method |
| 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 |
| RU2431684C1 (en) * | 2010-05-12 | 2011-10-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys |
| RU2536854C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-12-27 | Алексей Анатольевич Тимофеев | Steel articles surface hardening |
| CN107012305A (en) * | 2017-03-24 | 2017-08-04 | 江苏大学 | A kind of ultrasonic coldworking strengthened method and device of structural member connecting hole |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Meng et al. | High speed TIG–MAG hybrid arc welding of mild steel plate | |
| RU2563572C1 (en) | Steel articles surface hardening | |
| Arif et al. | Alternating current-gas metal arc welding for application to thick plates | |
| Ismail et al. | Surface hardening of tool steel by plasma arc with multiple passes | |
| Ye et al. | Research on arc interference and welding operating point change of twin wire MIG welding | |
| RU2735698C1 (en) | Method of electroarc hardening of steel products | |
| Jia et al. | Rotating-tungsten narrow-groove GTAW for thick plates | |
| RU2536854C2 (en) | Steel articles surface hardening | |
| Özbek et al. | Surface properties of M2 steel treated by pulse plasma technique | |
| RU2618013C1 (en) | Method of laser welding of metal coatings | |
| RU2686505C1 (en) | Method of plasma processing of metal products | |
| RU2252266C2 (en) | Method of steel items surfaces hardening | |
| RU74922U1 (en) | DEVICE FOR ELECTRIC ARC Hardening | |
| JP2016089182A (en) | Work heating and quenching methods | |
| RU2418661C1 (en) | Method of welding by three-phase arc | |
| Schwab et al. | TIG welding of titanium alloy VT22 performed using the external control magnetic field | |
| RU2571668C2 (en) | Arc welding by single coated electrode | |
| Saraev et al. | Control of structure and properties of deposited wear-resistant coatings by modification of the melt of the low-frequency modulation take | |
| RU2699599C1 (en) | Method of steel surface hardening | |
| RU95665U1 (en) | DEVICE FOR PLASMA HARDENING OF PRODUCTS FROM STEEL AND CAST IRON IN AUTOMATIC AND MANUAL MODES BY TWO-ARROW PLASMOTRON | |
| Savinov et al. | Electrophysical characteristics of arc and formation of welded joints for welding with a non-consumable electrode | |
| SU1761402A1 (en) | Method for plasma surface welding | |
| Maleque et al. | Optimization of tribological performance of SiC embedded composite coating via Taguchi analysis approach | |
| Safonov | Research of features of structure formation in case of surface steel hardening | |
| Saraev et al. | Influence of surfacing modes on the characteristics of heat and mass transfer of the electrode material and the formation of a dispersed structure in coatings |