ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы

Основной задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение толщины слоя, производительности формирования карбидных слоев, снижение расхода карбидообразующих элементов и энергии.

Способ обработки инструмента, включает в себя известные существенные признаки, включающие предварительное насыщение поверхности углеродом и последующее насыщение карбидообразующими элементами.

Также предлагаемое изобретение включает в себя существенные признаки, не известные ранее: насыщение карбидообразующими элементами, отличающееся тем, что насыщение карбидообразующими элементами осуществляют импульсами плазмы, в которую вводят легирующие элементы при пропускании электрического тока плотностью 2000-8000 А/см ² через плазму и ударно-сжатый слой, который создают на рабочей поверхности изделия из, преимущественно, азота и углерода. Насыщение осуществляют 5-10 импульсами плазмы только рабочих поверхностей изделия, плазма содержит карбиды и металлы 4, 5 и 6 групп Периодической таблицы Менделеева и после каждого импульса насыщения рабочую поверхность обдувают охлаждающим газом, преимущественно состоящим из азота.

Ударно-сжатый слой формируют струей газа, которую подают перпендикулярно к рабочей поверхности со скоростью 3-8 км/с.

Согласно способу насыщающие элементы металлов и карбидосодержащие частицы получают из мелкодисперсных порошков, которые подают в плазму, или в плазму вводят компактный электрод, содержащий легирующие элементы. Компактный электрод состоит из сплава на основе вольфрама, электрод включают в электрическую цепь анодом и через конец электрода и катода пропускают электрический разряд.

Кроме того, в плазму вводят углеводородные и азотосодержащие газы.

Пропускание через слой ударно-сжатой плазмы, локализованной на рабочей поверхности изделия, электрического тока и одновременного воздействия импульсных магнитного поля и упруго-пластического деформирования позволяют значительно интенсифицировать процессы легирования.

Так коэффициенты массопереноса в твердом металле при импульсном магнитном воздействии или упруго-пластическом деформировании на два порядка превосходят коэффициенты термодиффузии.

Влияние одновременно нескольких видов импульсного воздействия приводит к значительному ускорению массопереноса, причем это увеличение носит неаддитивный характер.

В процессе импульсно-плазменной обработки материал испытывает комплексное воздействие, а именно: ударное, электромагнитное, термическое. Каждое из них в отдельности играет роль инициатора диффузионных процессов при модифицировании поверхности.

Согласно способу нанесения твердых покрытий широко используют обработку поверхности пучками энергии высокой плотности. Известно, что в процессе высокоэнергетического воздействия происходит быстрый нагрев (время нагрева 10 ^-3...10 ^-6 с) поверхностного слоя с последующим интенсивным охлаждением его путем отвода тепла как в объем металла, так и в окружающую среду. Высокая скорость нагрева и охлаждения поверхностного слоя металла (10 ⁴...10 ⁸ К/с) способствует формированию дисперсной структуры с высокими плотностью дислокации и концентрацией легирующих элементов.

Импульсно-плазменная технология упрочняющей обработки инструмента включает следующие методы воздействия на поверхность изделия: упругопластическое деформирование, воздействие звуком и импульсным магнитным полем, тепловую и электроимпульсную обработку, а также деформирование металлов и сплавов в процессе обратимых ( ) превращений.

На ОАО "Череповецкий сталепрокатный завод" были изготовлены и упрочнены по "дуплекс"-технологии детали штампов для горячего деформирования металла. Эти детали использовали в калибровочном цехе завода. Предлагаемая обработка инструмента является ресурсосберегающей, что обусловлено низким расходом легирующих элементов и электрической энергии в сочетании с высокой производительностью до 0,5 м ²/ч.

Способ позволяет обрабатывать (нагревать) только рабочие (режущие) поверхности, что решает проблемы повышения износостойкости без изменения структурного состояния всего изделия.