CS268068B1

CS268068B1 - Method of surface hardening of materials

Info

Publication number: CS268068B1
Application number: CS866122A
Authority: CS
Inventors: Mojmir Jilek
Original assignee: Mojmir Jilek
Priority date: 1986-08-21
Filing date: 1986-08-21
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS612286A1

Abstract

Řežení se týká oboru tepelného zpracování povrchu materiálů, a to způsobu tvrzení povrchu materiálů, například pro řezné a tvářecí nástroje, části strojů a zařízeni, pulsním ohřevem jejich povrchu. Podstatou řežení je, Se pulsní ohřev povrchu materiálů je proveden za zvýšené počáteční teploty materiálu a/nebo tlaku okolní atmosféry, přičemž teplota je v rozsahu 550 až 2000 K a tlak nad 0,11 MPa.Cutting refers to the field of heat treatment of the surface of materials, namely the method of hardening the surface of materials, for example for cutting and forming tools, machine parts and equipment, by pulse heating of their surface. The essence of cutting is that pulse heating of the surface of materials is carried out at an increased initial temperature of the material and/or the pressure of the surrounding atmosphere, with the temperature in the range of 550 to 2000 K and the pressure above 0.11 MPa.

Description

Vynález se nástroje, částiThe invention with tools, parts

V současné má lni počáteční týká způsobu povrchového tvrzení materiálů, například pro řezné a tvářecí strojů a zařízení, pulsním ohřevem povrchu.At present, the initial part relates to a method of surface hardening of materials, for example for cutting and forming machines and equipment, by pulse heating of the surface.

době je prováděno povrchové tvrzení materiálů pulsním ohřevem povrchu za norteploty materiálu a bez uvážení vlivu tlaku okolní atmosféry pro vlastní proces tvrzení. Nevýhody této klasické metody spočívají v tom, le povrch materiálu tvrzený tímto způsobem má sklon k tvorbě vnitřních pnutí až ke vzniku trhlin a mnohdy tedy nelze efektivně kalit povrch materiálu na vyšší teploty. Za normálního tlaku může hrát významnou roli i teplotní rozdíl mezi teplotou varu a teplotou tání jednotlivých složek materiálu. Je-li tento teplotní rozdíl malý, je problematické udržet parametry procesu tepelného pulsního opracování povrchu v mezích, které zajišťují, aby se veškerý materiál povrchu roztavil, ale ne dostala se do varu žádná z jeho složek. Pokud je tento teplotní rozdíl nulový nebo záporný, nelze tohoto efektu vůbec dosáhnout.At the same time, the surface hardening of the materials is performed by pulse heating of the surface at the temperatures of the material and without considering the influence of the pressure of the surrounding atmosphere for the hardening process itself. The disadvantages of this classical method are that the surface of the material hardened in this way tends to create internal stresses up to the formation of cracks and often it is often not possible to effectively harden the surface of the material to higher temperatures. At normal pressure, the temperature difference between the boiling point and the melting point of the individual components of the material can also play an important role. If this temperature difference is small, it is problematic to keep the parameters of the thermal pulse surface treatment process within limits that ensure that all surface material melts but none of its components boil. If this temperature difference is zero or negative, this effect cannot be achieved at all.

' Uvedené nedostatky se odstraní způsobem povrchového tvrzení materiálů, pulsním ohřevem jejich povrchu podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pulsní ohřev povrchu materiálů je proveden za zvýšené počáteční teploty materiálu a/nebo tlaku okolní atmosféry, přičemž teplota je v rozsahu 550 až 2 OOO K a tlak na 0,11 MPa.Said drawbacks are eliminated by the method of surface hardening of materials by pulse heating of their surface according to the invention, the essence of which is that the pulse heating of the surface of materials is performed at elevated initial material temperature and / or ambient pressure. 2,000 K and a pressure of 0.11 MPa.

Vyššího uČinku se dosáhne novým způsobem, při kterém je celý vzorek materiálu předehřát na vyšší vhodnou teplotu, která se pohybuje od 550 do 2 000 K a teprve následné tepelným pulsem povrchové opracován. Uvedenou technologií se podstatné omezí možnost růstu vnitřních pnutí a vyloučí se případný vznik trhlin.A higher effect is achieved in a new way, in which the whole sample of material is preheated to a higher suitable temperature, which ranges from 550 to 2,000 K, and only subsequently surface treated by a heat pulse. The mentioned technology significantly reduces the possibility of the growth of internal stresses and eliminates the possible occurrence of cracks.

Postup povrchového opracování materiálu spočívá v počátečním ohřevu vzorku materiálu a teprve při takto zvýšené teplotě je materiál povrchové opracován tepelným pulsem, například _e pomocí laseru, pulsního vysokofrekvenčního proudu a podobné. Zvýšením tlaku nad hodnotu 0,11Process of surface treatment material lies in the initial heating of the sample material, and only at this increased temperature, the material surface treatment of a heat pulse, for example, _e with a laser pulse of high frequency current, and the like. By increasing the pressure above 0.11

MPa, při kterém je povrch opracován, se docílí výššího teplotního rozdílu mezi teplotou tání a teplotou varu jednotlivých složek. Potom není nutné natolik přísné dodržení parametrů opra” cování jako v případě opracování povrchu za normálního tlaku, jo také snadnější dosáhnout větší hloubky roztavení veškerého materiálu a lze zvýšit teplotní gradient chladnutí povrchu zkrácením doby pulsu. Hloubka přetavené vrstvy materiálu je limitována délkou pulsu a teplotním rozdílem mezi teplotou tání a teplotou varu jednotlivých složek materiálu a například u řezných materiálů je vhodné ji zvolit kolem 100/ua. PříkladThe MPa at which the surface is treated achieves a higher temperature difference between the melting point and the boiling point of the individual components. Then it is not necessary to adhere to the processing parameters as strictly as in the case of surface treatment at normal pressure, it is also easier to achieve a greater depth of melting of all material and the temperature gradient of surface cooling can be increased by shortening the pulse time. The depth of the remelted layer of material is limited by the pulse length and the temperature difference between the melting point and the boiling point of the individual components of the material, and for example for cutting materials it is suitable to choose around 100 .mu.m. Example

Materiál na bázi karbidu volframu-kobalt /VC-Co/ opracovaný pomocí laseru s délkou pulsu 1 až 10 ms nejeví známky narušení způsobeného vnitřním pnutím při úplném přetavení povrchu materiálu o obsahu 3 % kobaltu /Co/, 97 $ karbidu wolframu /VC/ při pulsním opracování za teploty 1 350 K. Obecně je brána jako hranice vzniku trhlin při pulsním přetavení povrchu materiálu na bázi VC-Co minimální hranice obsahu 30 % kobaltu. Zvýšením tlaku na 2 MPa lze dosáhnout zvětšení teplotního rozdílu bodu varu čistého Co a bodu tání VC ze 150 K řádově 10-krát.The tungsten carbide-cobalt (VC-Co) -based material treated with a laser pulse length of 1 to 10 ms shows no signs of disturbance due to internal stress when the surface of the 3% cobalt (Co) material is completely remelted, 97% tungsten carbide (VC) pulse treatment at a temperature of 1,350 K. In general, a minimum limit of 30% cobalt content is taken as the crack limit during pulse remelting of the VC-Co-based material. By increasing the pressure to 2 MPa, it is possible to increase the temperature difference between the boiling point of pure Co and the melting point of VC from 150 K by an order of magnitude 10 times.

Claims

CS 268 068 Bl SCOPE OF VINHeZ

A method of surface hardening materials, for example for cutting and forming tools, by pulse heating of their surface, characterized in that the half-heating of the surface of the materials is carried out at elevated initial material temperature and / or ambient pressure, the temperature being in the range 550 to 2,000 K and pressures above 0.11 MPa.