Способ упрочнения низкоуглеродистых сталей

(51) 21 1/78 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ изготовлении деталей бурового инструмента. Задача, решаемая изобретением, заключается в снижении расхода электроэнергии. Технический результат от использования изобретения заключается в улучшении износостойкости рабочих поверхностей обрабатываемых деталей и снижение температуры нагрева. Сущность изобретения заключается в следующем. Предложен способ упрочнения низкоуглеродистых сталей,включающий нагрев детали плазмой при погружении в электролит, при постоянном электрическом токе с последующим охлаждением в потоке электролита и изоляцией неупрочняемой части детали перед погружением в электролит,отличающийся тем,что нагрев детали осуществляется до температуры 800-820 в водном растворе аммиачной селитры.(72) Скаков Мажын Канапинович Парунин Сергей Вячеславович Кылышканов Манарбек Калымович Сапатаев Ержан Ернатулы Смирнов Вячеслав Викторович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Инновационный патент РК 23178, кл. 21 1/78, 21 1/34, 2010(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ(57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при 25668 Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении деталей бурового инструмента. Известен способ азотирования стальных изделий, заключающийся в том, что изделие в качестве катода помещают в емкость с анодом,заполненную азотосодержащей средой, затем на катод и анод подают постоянное напряжение,создавая между изделием и анодом электрическое поле, и осуществляют затем процесс насыщения поверхности изделия азотом, отличающийся тем,что в качестве азотосодержащей среды и одновременно анода используют раствор электролита, при этом процесс азотирования ведут при атмосферном давлении, а к катоду и аноду подводят напряжение в интервале 15-315 В, причем процесс азотирования ведут в два этапа подготовительный и собственно азотирование, при этом подготовительный этап проводят при плавно изменяемом напряжении в интервале 15-150 В, а процесс собственно азотирования ведут после образования газовой рубашки между изделием и электролитом при напряжении в интервале 150-315 В. (см. заяв.2007124596, кл. С 23 С 8/00, от 02.07.2007 г.). Недостатками способа являются дополнительная подготовительная операция,отсутствие реализации глубинной термоциклической закалки изделий. Наиболее близким по результатам к предлагаемому способу упрочнения является способ упрочнения низкоуглеродистых сталей включающий нагрев детали до 930-940,цементацию и закалку при 800-820. Нагрев детали осуществляют плазмой, при этом деталь погружают в электролит на глубину 4-6 мм, подают постоянный электрический ток, после чего подвергают охлаждению в потоке электролита, кроме того,неупрочняемую часть детали перед погружением в электролит изолируют (см. пат.23178, кл. 21 1/78 21 1/34, от 06.05.2009 г.). Недостатком прототипа является излишний расход электроэнергии из-за необходимости нагрева детали до 930-940, для цементации. Задача, решаемая изобретением, заключается в снижении расхода электроэнергии. Технический результат от использования изобретения заключается в снижении температуры п/п Твердость поверхности,Твердость сердцевины,Глубина массопереноса, мм Глубина закалки, мм Погружение в электролит, мм Напряжение, В Сила тока, А Время нагрева, сек. Время закалки, сек. Количество циклов Расстояние от края сопла до анода, мм ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 2 нагрева и улучшении износостойкости рабочих поверхностей обрабатываемых деталей. Сущность изобретения заключается в следующем. Предложен способ упрочнения низкоуглеродистых сталей, включающий нагрев детали плазмой при погружении в электролит, при постоянном электрическом токе с последующим охлаждением в потоке электролита и изоляцией неупрочняемой части детали перед погружением в электролит, отличающийся тем, что нагрев детали осуществляется до температуры 800-820 в водном растворе аммиачной селитры. Способ осуществляют следующим образом детали частично погружают в емкость с электролитом. Упрочнение производится путем периодического нагрева за счт электрического потенциала в слое плазмы, создаваемой между жидким электродом (электролитом) и поверхностью катода (деталь) и охлаждения поверхности упрочняемой детали, например бурового долота, в потоке электролита. Для предотвращения растрескивания поверхности шарошек у отверстий для запрессовки твердосплавных зубков, перед электролитно-плазменным упрочнением изолируются специальной обмазкой, состоящей из смеси огнеупорной глины, песка и асбеста, замешанных в жидком стекле. В водном растворе 4 О 3 (электролит) присутствуют ионы 4, 3-, ОН-, Н. Ионы,имеющие отрицательный заряд, отдают избыточные электроны при прохождении через отверстия анода нержавеющей стали 12 Х 18 Н 10 Т,катионы увлекаются гидродинамическим потоком электролита, и рекомбинируются на катодеповерхности обрабатываемой детали долота. Атомарный азот образуется отрицательным ионом 3-, при прохождении его через отверстия анода, и наличием иона 4 в плазменном слое. Преобразование электрической энергии в тепло идт, в основном, в плазменном слое на нагреваемой поверхности изделия-катода. В плазменном слое энергия к изделию передатся в виде неравновесных электрических разрядов. Обрабатываемые поверхности деталей азотируются атомарным азотом и закаливаются в электролите. В таблице приведены параметры упрочнения низкоуглеродистых сталей 14 ХНЗМА-Ш и 18 ХНЗМА-Ш. Таблица ТУ на долото Прототип Заявител. изобрет. до 63 до 64 до 67 не более 46,5 не более 46,5 не более 46,5 0,8-1,2 до 1 4-6 4-6 4-6 4-6 220 220 10 10 4 до 4 4 4 30-35 25-30 20 20 25668 Способ упрочнения низкоуглеродистых сталей,включающий нагрев детали плазмой при погружении в электролит на глубину 4-6 мм, при постоянном электрическом токе с последующим охлаждением в потоке электролита и изоляцией неупрочняемой части детали перед погружением в электролит, отличающийся тем, что нагрев детали осуществляют до температуры 800-820 в водном растворе аммиачной селитры.