Спосіб азотування виробів в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода

 

Винахід відноситься до області хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості, для високотемпературного азотування деталей машин з конструкційних складнолегованих сталей, що працюють при високих контактних напругах і в умовах підвищеного зносу, наприклад зубчастих коліс.

Відомий спосіб (Патент РФ №2058421, кл. З 23 З 8/36. 20.04.96) азотування деталей з конструкційних легованих сталей, що включає високотемпературне іонне азотування, загартування з температури повного розчинення нітридних фаз, відпустка, чистову механічну обробку і низькотемпературне іонне азотування на глибину не менше глибини деазотированного шару.

Недоліком аналога є складність обладнання і технології, а також необхідність проектування спеціального обладнання.

Відомий спосіб (Патент РФ №2127330, кл. З 23 З 8/26. 10.03.99) термічної обробки для освіти високоміцного аустенітного поверхневого шару в нержавіючих сталях, що включає азотування містить азот газовій атмосфері при 1000-1200°З і подальше охолодження зі швидкістю, що дозволяє уникнути виділення нітриду.

Недоліком аналога �ія.

Найбільш близьким по технічній сутності і досягається ефект до заявляється, є спосіб (Патент РФ №2095462, кл. З 23 З 8/36. 10.11.97) іонного азотування виробів в тліючому розряді, що включає нагрівання і бомбардування поверхні іонами азоту, утворюваними в плазмі підвищеної щільності, створюваної за допомогою системи, що реалізує ефект порожнистого катода.

Недоліком прототипу є неможливість проведення високотемпературного азотування з наступним поверхневим загартуванням з температури повного розчинення нітридних фаз.

Завданням, на вирішення якої спрямовано пропоноване винахід є підвищення продуктивності процесу азотування, підвищення контактної довговічності і зносостійкості зміцненого шару, а також розширення функціональних можливостей даного методу, за рахунок високотемпературного азотування і подальшої поверхневої гарту.

Задача вирішується за рахунок використання способу обробки сталевих виробів, що включає азотування в тліючому розряді, для здійснення якого проводять вакуумний нагрівання виробів в плазмі азоту підвищеної щільності, що формується між деталлю і екраном за рахунок створення ефекту порожнистого катода, і в різни� охолодженням в потоці аргону зі швидкістю, перевищує критичну швидкість загартування сталі.

Ефект порожнистого катода проявляється в значному підвищенні щільності струму, збільшення ступеня іонізації плазми, при одночасному зниженні напруги горіння розряду. На відміну від прототипу ефект порожнистого катода використовується для високотемпературного азотування і подальшої поверхневої гарту деталей.

Істота винаходу пояснюється кресленням.

На кресленні зображена схема реалізації способу високотемпературного азотування виробів в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода. Схема містить джерело живлення 1, анод 2, катод-деталь 3, екран у вигляді сітки 4, встановлений на певній відстані від катод-деталі 3, пристрій подачі газу для охолодження 5.

Приклад конкретної реалізації способу.

Спосіб здійснюється наступним чином: у вакуумній камері встановлюють оброблювану деталь, наприклад зубчасте колесо з легованої конструкційної сталі 40Х і екран. Потім в камері створюють робочий тиск дорівнює 100 Па, необхідне для запалення тліючого розряду. В камеру подають азот. З допомогою ефекту порожнистого катода відбувається нагрівання деталі до температури 700-1000°З, при цьому відбувається високотемпературне аз30 град/с, забезпечує отримання структури мартенсіту в межах заданого перерізу вироби.

Використання ефекту порожнистого катода дозволить забезпечити рівномірність нагріву поверхні деталі до необхідної температури, збільшити термічний ккд нагріву, зменшити енерговитрати.

Необхідно відзначити наступні переваги заявленого способу: можливість проведення термічної обробки відсутність дорогих захисних або гартівних середовищах (гелій, різні масла, розчини солей), екологічна чистота процесу за рахунок відсутності шкідливих виробничих викидів в атмосферу, можливість регулювання параметрів обробки в широкому інтервалі режимів від нагрівання до активного плавлення, а за рахунок цього - структури, твердості, зносостійкості, шорсткості, відсутність гартівних дефектів, а також простота схеми обробки, що не вимагає проектування спеціальних пристосувань і порівняно невисока вартість обладнання.

Спосіб обробки сталевих виробів, що включає азотування в тліючому розряді, для здійснення якого проводять вакуумний нагрівання виробів в плазмі азоту підвищеної щільності, що формується між деталлю і екраном за рахунок створення эфстную загартування охолодженням в потоці аргону зі швидкістю, перевищує критичну швидкість загартування сталі.



 

Схожі патенти:
Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки металів і сплавів і може бути використане для зміцнення поверхні робочих органів технологічного обладнання харчових виробництв транспортної та споживчої тари для пакування харчових продуктів

Спосіб виготовлення тонких, важкорозчинних покриттів (варіанти)

Винахід відноситься до способів виготовлення стабільних поверхневих покриттів за рахунок катодного розпилення, напилення, осадження з ванних або MOCVD і може знайти застосування при захисті та модифікації поверхонь, у тому числі з прихованими структурами, а також при нанесенні функціональних шарів, зокрема, в геліотехніці і техніці матеріалів

Спосіб обробки сталевих виробів

Винахід відноситься до металургії, а саме до хіміко-термічній обробці, і може бути використане для поверхневого зміцнення виробів і підвищення їх експлуатаційної стійкості

Спосіб комбінованого борирования вуглецевої сталі

Винахід відноситься до металургії, зокрема до хіміко-термічній обробці, і може бути використане в машинобудуванні для поверхневого зміцнення деталей машин, виготовлених з вуглецевої сталі

Спосіб зміцнення різального і формотворчого інструменту з теплостійких хромистих сталей

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки деталей і інструментів, і може знайти застосування в машинобудуванні, інструментальної промисловості

Спосіб виготовлення сталевих деталей

Винахід відноситься до енергозберігаючих способів виготовлення деталей з вуглецевих і легованих сталей з високою експлуатаційною стійкістю до корозії та зносу, і може бути використано в аграрній, металургійній, машинобудівній та інших галузях промисловості при металообробці

Спосіб обробки сталевих деталей нафтогазовидобувного обладнання

Винахід відноситься до області хіміко-термічної обробки сталевих деталей, зокрема нафтогазовидобувного обладнання, і може бути використано для підвищення стійкості сталевих деталей проти втомного руйнування, корозії і зносу в паливно-енергетичній, металургійній і машинобудівній галузях промисловості при металообробці

Спосіб хіміко-термічної обробки сталевих виробів

Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки сталевих виробів, а саме до способів отримання зносо-і корозійностійких покриттів на поверхні сталевих виробів, переважно стволів гармат

Спосіб електронно-іонного азотування великогабаритних виробів в низькотемпературній газорозрядної плазми і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використане при іонно-плазмової обробки

Пристрій для обробки внутрішньої поверхні труби

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки в тліючому розряді, і може бути використане в машинобудуванні

Спосіб катодного розпилення

Винахід відноситься до машинобудування

Спосіб зміцнення металорізального інструменту

Винахід відноситься до металургії, зокрема до способу поверхневого зміцнення металообробного інструменту

Спосіб азотування виробів в тліючому розряді

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використане для азотування виробів в електронній та інших галузях промисловості

Спосіб іонної обробки деталей машин та інструментів і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до способів і пристроїв для іонної обробки деталей машин та інструментів пучками іонів

Пристрій зміцнення поверхні сталевих виробів

Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки сталі і може бути використане для зміцнення зварювання сталевих виробів
Up!