Пристрій для хіміко-термічної обробки

г г і'-f У ДЛЯ СЛУЖРЕИ^'О ПОЛЫОПАНИЛ JKJ-N* Ш СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК CSDtf C C ^ l 4 ^ 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ПЧНТ СССР (21) 4295481/24-21 (22) 11 ,08.87 (72) Л.П.Саблев, А.А.Андреев, Р.І-Ї.Ступак и В.И.І'Іелохаев (53) 621.793.14 (088.8) (56) Лахтин Ю.М. Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металл о в , М.: Металлургия, 1985, с . 177-181. Авторское свидетельство СССР № 1307886, кл. С 23 С 14/3?, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к области упрочнения металлорежущего инструмента и может найти применение в машиностроении, Цель изобретения повышение качества обработки внутренних поверхностей полых изделий. Установка для химико-термической обработки изделий содержит вакуумную камеру 1, в которой установлены катод 2, анод 3, оптически непрозрач Изобретение относится к области упрочнения режущего инструмента и деталей машин методом вакуумно-плазмечной технологии и может найти применение в машиностроении. Целью итобретения является повышение качества обработки внутренних поверхностей полых изделий. На фиг.1 представлена конструктивная схема установки для химикотермической обработки; на фиг.2 конструкция держателя изделий; на фиг.З представлен график зависимо14-89 ный экран к , электроизолированный держатель 5 обрабатываемых изделий в виде перегородки с отверстиями 6 для установки изделий 7, Питание электродов 2 и 3 осуществляется от источника 8, в цепи которого установлено реле 9 тока с открытым контактом 11, При размещении держателя 5 между анодом и экраном разряд проходит через сквозные полости изделий, образуя однородную плазму внутри них. Для прогрева внутренних поверхностей на изделия подается отрицательный потенциал до 400 В от источника 10, при этом ионы газовой плазмы, ускоряясь в дебаевском слое у поверхности полости, бомбардируют ее поверхность, прогревая и азотируя ее. Благодаря наличию однородной плазмы внутри полых изделий качество обработки изделий повышается за счет однородности толщины азотированного слоя, 3 ил. сти микротвердости поверхностного слоя риутрейней цилиндрической полости трубчатого изделия (кривая а для азотированного изделия в данной установке, кривая б - для изделия, прошедшего химико-термическую обработку в установке-прототипе] , Установка для химико-термической обработки сквозных внутренних полостей изделий содержит вакуумную камеру 1, в которой установлены катод 2, анод 3, оптически непрозрачный "экрЗй"^," электройзолированный держа (Л 00 3 1473373 тель 3 изделий в виде перегородки с от перстнями 6 (см. фиг,2), Р которых установлены обрабатываемые полые изделия 7. Электропитание катода 2 и анода 3 осуществляется от Источника 8 постоянного тока, в цепи которого установлено реле 9 тока, Держатель 5 подсоединен к отрицательному полюсу источника !0 питания через JQ нормально открытые контакты 11. Установка для химико-термической обработки работает следующим образом. Системой откачки (не показана) вакуумная камера 1 откачивается до ^д 3 давления (1,3-6,6)- І О"" Па, а затем в нее напускается азот с помощью системы напуска (пе показана) до давле1 1 ния 6,6- ІСГ - 6,6-КГ Па. Между катодом 2 и анодом 3 с помощью источ- 29 инка 8 постоянного тока зажигается вакуумно-дуговои разряд» Для зажигания разряда используется эпектромеханическал система поджига» состоящая из поджигающего электрода,.элек- 25 трически соединенного с анодом, и электромагнита, осуществляющего кратковременное соприкосновение электрода с катодом. Возникающее при рамзмыкании поджигающего элек30 трода катодное пятно на катоде служит инициатором вакуумно-дугового разряда. Вакуумно-дуговой разряд в установке состоит из двух разнородных в физическом отношении областей: область 1 заключена между като- 35 дом 2 и экраном U и заполнена металлической плазмой, область П заключена между экраном 4 и анодом 3 и заполнена азотной плазмой. Ионы 40 металлической плазмі-!, распространяющиеся с поверхности катода по прямолинейным траекториям задерживаются экраном 4, благодаря чему в пространстве экрана 4 формируется грани- 45 ца металлической плазмы. Электрическое поле анода, проникак в пространство экрана, ускоряет электроны металлической плазьаі, которые ионизуют газ в области П, При размещении держателя 5 с от- ° верстиями 6, в которых расположены полые изделия 7 со сквозными внутренними полостями, между анодом и экраном разряд проходит через сквоз- 55 ные полости" изделий, образуя однородную плазму внутри них. Благодаря этому достигается однородность по толщине азотированного слоя. Для 4 прогрева издепий на них подается высоковольтный до 400 В отрицательный потенциал от источника 10 постоянного тока. Ионы газовой плазмы, ускоряясь в дебаевском слое у поверхности полости, бомбардируют ее и, тем самым, прогревают изделия, одновременно осуществляя азотирование внутренней поверхности полых изделий. В цепи тока разряда установки установлено реле 9 нормально открытый контакт которого находится в цепи источника 10 питания, Реле Ч предназначено для подачи отрицательного. напряжения на держатель изделий после зажигания разряда и образования внутри полостей изделий плазменных столбов. В противном случае зажигание разряда затруднено, поскольку электроны металгшческой плазмы, проникающие из области 1 сквозь оптически непрозрачный экран в область П, отталкиваются электрическим полем перегородки и возбуждения разряда между катодом 2 и анодом 3 не происходит . Экспериментальная установка для ' азотирования внутренних сквозных полостей содержит вакуумную камеру длиной 1000 мм и диаметром 500 мм. На одном конце камеры располагается катодный узел электродугового испарителя титана с магнитным удержанием катодного пятна, на противоположном конце установлен водоохлаждае мый анод в виде плоского диска диаметром 400 мм. На расстоянии 400 мм от катода установлен экран в виде шеврона для формирования границы металлической плазмы. В пространстве между экраном и анодом расположена перегородка с отверстиями диаметром 51 мм, в которые вставлялись отрезки труб из нержавеющей стали Х18НІ0Т диаметром 50 мм, длиной 350 мм. На перегородку держатель изделий подавался отрицательный потенциал 400 В. Ток разряда 150 А, ток в цепи перегородки составлял 16 А. Температура азотиропання 550° С поддерживалась отключением высоковольтного источника. Время азотирования 30 мин. Контроль азотирования осуществлялся замером поверхностной мнкротвердости по длине внутренней полости. График зависимости микротвердости 5 U73373 по длине трубы представлен на Лпг.З чески непрозрачным экраному це рта і ч(кривая а ) . Для сравнения показан лем изделий, источник питания Бак>умграфик (кривая б) для труб, прошедного дугового разряда и источник ших обработку обычным способом (внутнапряжения смещения, о т л и ч а ю ри полых изделий разряд отсутствует) ґ щ е е с я тем, что, с целью повыСравнение вышеприведенных гра&иков шения качества обработки внутренних показывает, что в дайной установке поверхностей изделий, оно снабжрно достигается практически равномерное токовым реле, один иэ выводов котоазотирование протяженных внутренних рого подключен к катоду, а другой полостей, что повышает качество обк отрцательному полюсу источника рабатываемых изделий. питания дугового разряда, держатель выполнен в виде электроизолпрованной перегородки с отверстиями, размеУстройство для химико-термической 15 щенной между экраном и анодом и подобработки преимущественно полых изключенной к источнику напряжения делий, содержащее вакуумную камеру смещения, отрицательный полюс котос размещенными в ней катодом элекрого подключен к перегородке через тродугового испарителя, анодом, оптизамыкающий контакт токового реле. Формула и э о б р е т е. и и я Z (раг.1 M73373 фиг.2 50 • 150 200 250 300 350 Фиг. З Составитель Редактор г.Мозхечкова В.Мнлославская Техред Л.Олийнык Корректор С Патрушева Закач 547/ДСП Тираж 647 Подписное В Ш И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Н Ш 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб», д . 4/5 Проиэводстаенно-издательскиЙ комбинат "Патент", г . Ужгород, ул. Гагарина,tOt