RU2748675C1

RU2748675C1 - Device for surface hardening of metal surface

Info

Publication number: RU2748675C1
Application number: RU2020107887A
Authority: RU
Inventors: Елена Анатольевна Чекалова; Андрей Вячеславович Журавлёв
Original assignee: Елена Анатольевна Чекалова; Андрей Вячеславович Журавлёв
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-05-28

Abstract

FIELD: mechanical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering processes and can be used for technological processes of surface hardening of metal surfaces. The device contains a corona discharge forming unit and a nozzle with a metal tip having an opening for the exit of ozonated air, with a coupling in which a fitting for supplying compressed air to the nozzle is installed, and a coupling for supplying a high-voltage wire inside the nozzle, while the corona discharge forming unit is connected to the said tip and by means of the said high-voltage wire is connected to an electrode installed in the nozzle with the possibility of forming a corona discharge between it and the said tip. At the same time, the device is equipped with a metallized sponge-separator located in the outlet part of the nozzle on the said electrode, and the nozzle is made in form of a polypropylene pipe.EFFECT: use of the invention makes it possible to improve the quality of the hardened surface and the productivity of the hardening process by significantly increasing the amount of charged oxygen and ozone ions in the compressed air flow acting on the hardened surface, which allows for an accelerated process of obtaining an oxide layer on a metal surface.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано для технологических процессов поверхностного упрочнения металлических поверхностей.The invention relates to the field of engineering technology and can be used for technological processes of surface hardening of metal surfaces.

Из уровня техники известны устройства, используемые для повышения стойкости (упрочнения), например, режущего инструмента и обрабатываемой им детали путем воздействия на их поверхность озонированного воздушного потока - RU 2549818 C1, 27.04.2015 /Д1/ или RU 2279962 C1, 20.07.2006 /Д2/. Устройство по ДО, которое может быть принято в качестве прототипа к заявляемому изобретению, содержит сопло с наконечником, имеющим отверстие для выхода озонированного воздуха, с муфтой для установки штуцера для подвода сжатого воздуха и муфтой для подвода высоковольтного провода, при этом высоковольтный провод соединяет электрод, установленный в сопле, с блоком формирования коронного разряда, который связан также с наконечником сопла.From the prior art, devices are known that are used to increase the durability (hardening), for example, of a cutting tool and the workpiece being processed by exposing their surface to an ozonized air flow - RU 2549818 C1, 04/27/2015 / D1 / or RU 2279962 C1, 07/20/2006 / D 2/. The device according to DO, which can be adopted as a prototype for the claimed invention, contains a nozzle with a tip having an opening for the outlet of ozonized air, with a coupling for installing a fitting for supplying compressed air and a coupling for supplying a high-voltage wire, while the high-voltage wire connects the electrode, installed in the nozzle, with a corona discharge generating unit, which is also connected to the nozzle tip.

Недостатками известных устройств является невысокая эффективность упрочнения поверхности металлических изделий, особенно в условиях ограниченного времени, определяемого технологическим процессом обработки.The disadvantages of the known devices is the low efficiency of hardening the surface of metal products, especially in a limited time, determined by the technological process of processing.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства для поверхностного упрочнения металлической поверхности, позволяющего существенно повысить эффективность процесса упрочнения при невысоких затратах времени.The technical problem to be solved by the invention is the creation of a device for surface hardening of a metal surface, which makes it possible to significantly increase the efficiency of the hardening process at a low cost of time.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является повышение качества упрочненной поверхности и повышение производительности за счет существенного увеличения количества заряженных ионов кислорода и озона в потоке сжатого воздуха, воздействующего на упрочняемую поверхность, позволяющих ускорить процесс диссоциации для получения холодной плазмы на выходе из сопла, что позволяет сократить время получения необходимого для упрочнения оксидного слоя на поверхности изделия.The technical result provided by the claimed invention is to improve the quality of the hardened surface and increase productivity due to a significant increase in the amount of charged oxygen and ozone ions in the flow of compressed air acting on the hardened surface, allowing to accelerate the dissociation process to obtain cold plasma at the exit from the nozzle, which allows reduce the time required for hardening the oxide layer on the surface of the product.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для поверхностного упрочнения металлической поверхности, содержащее блок формирования коронного разряда и сопло с металлическим наконечником, имеющим отверстие для выхода озонированного воздуха, с муфтой, в которой установлен штуцер для подвода сжатого воздуха в сопло, и муфтой для подвода высоковольтного провода внутрь сопла, при этом блок формирования коронного разряда связан с наконечником сопла и посредством упомянутого высоковольтного провода подключен к электроду, установленному в сопле с возможностью образования коронного разряда между ним и упомянутым наконечником, снабжено металлизированной губкой-сепаратором, расположенной в выходной части сопла на упомянутом электроде, а сопло выполнено в виде полипропиленовой трубы.The specified technical result is achieved in that a device for surface hardening of a metal surface containing a corona discharge formation unit and a nozzle with a metal tip having an opening for the outlet of ozonized air, with a sleeve in which a fitting for supplying compressed air to the nozzle is installed, and a sleeve for supplying high-voltage wire inside the nozzle, while the corona discharge generating unit is connected to the nozzle tip and by means of said high-voltage wire is connected to an electrode installed in the nozzle with the possibility of forming a corona discharge between it and said tip, equipped with a metallized separator sponge located in the outlet of the nozzle on the mentioned electrode, and the nozzle is made in the form of a polypropylene pipe.

Изобретение поясняется чертежом, где показана конструкция сопла в разрезе.The invention is illustrated by the drawing, which shows the structure of the nozzle in section.

Устройство содержит блок 1 формирования коронного разряда, который может быть реализован, например, аналогично как в прототипе (Д2) с возможностью регулировки параметров выходного напряжения и их отображения, например, на цифровом микроамперметре. Один из полюсов выхода блока 1 посредством высоковольтного провода 2 и центрирующего крепежного элемента 9 соединен с электродом 3, расположенным в сопле 4, которое выполнено в виде полипропиленовой трубы, имеющей металлический наконечник 11 с отверстием 5 для выхода озонированного воздуха, муфту 6 для подвода высоковольтного провода внутрь сопла и муфту 7, в которой установлен штуцер 8 для подвода сжатого воздуха в сопло. Наконечник И соединен с другим полюсом выхода блока 1. В выходной части сопла 4 на электроде 3 расположена металлизированная губка-сепаратор 10.The device contains a unit 1 for the formation of a corona discharge, which can be implemented, for example, similarly to the prototype (D2) with the ability to adjust the output voltage parameters and display them, for example, on a digital microammeter. One of the output poles of unit 1 by means of a high-voltage wire 2 and a centering fastener 9 is connected to an electrode 3 located in a nozzle 4, which is made in the form of a polypropylene pipe having a metal tip 11 with an opening 5 for the outlet of ozonized air, a coupling 6 for supplying a high-voltage wire inside the nozzle and the coupling 7, in which the fitting 8 is installed for supplying compressed air to the nozzle. The tip And is connected to the other pole of the outlet of the unit 1. In the outlet of the nozzle 4, on the electrode 3, there is a metallized separator sponge 10.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Высокое напряжение с выхода блока 1, параметры которого могут быть установлены по цифровому микроамперметру, через высоковольтный провод 2 подается на электрод 3 и наконечник 11, при этом также заряжается металлизированная губка -сепаратор 10.High voltage from the output of unit 1, the parameters of which can be set using a digital microammeter, is fed through high-voltage wire 2 to electrode 3 and tip 11, while the metallized separator sponge 10 is also charged.

Через штуцер 8 в сопло 4 подводится сжатый воздух, который, проходя внутри сопла вдоль электрода 3 и через металлизированную губку-сепаратор 10, заряжается. Активнее всего заряжается кислород. Заряженные атомы кислорода распадаются на ионы кислорода и озон, который также неустойчив и распадается на ионы кислорода и атомы кислорода. За счет высоких напряжения и давления сжатого воздуха указанный процесс ускоряется и на выходе сопла 4 за счет образования коронного разряда между электродом 3 и металлическим наконечником 11 формируется холодная плазма, которая направляется на упрочняемую поверхность.Through the fitting 8, compressed air is supplied to the nozzle 4, which, passing inside the nozzle along the electrode 3 and through the metallized separator sponge 10, is charged. Oxygen is charged most actively. Charged oxygen atoms decay into oxygen ions and ozone, which is also unstable and decays into oxygen ions and oxygen atoms. Due to the high voltage and pressure of compressed air, this process is accelerated and at the outlet of the nozzle 4 due to the formation of a corona discharge between the electrode 3 and the metal tip 11, a cold plasma is formed, which is directed to the surface to be hardened.

Заряженные ионы и атомы осаждаются на металлической поверхности, создавая тонкий оксидный слой.Charged ions and atoms are deposited on the metal surface, creating a thin oxide layer.

Устройство позволяет изменять количество заряженных частиц за счет регулирования параметров высокого напряжения, подаваемого с блока 1, и давления сжатого воздуха, подаваемого в сопло. В результате за счет образования большого количества заряженных положительных ионов кислорода происходит ускоренный процесс получения оксидного слоя на металлической поверхности.The device allows you to change the number of charged particles by adjusting the parameters of the high voltage supplied from unit 1 and the pressure of compressed air supplied to the nozzle. As a result, due to the formation of a large number of charged positive oxygen ions, an accelerated process of obtaining an oxide layer on a metal surface occurs.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить качество упрочненной поверхности и производительность процесса упрочнения за счет существенного увеличения количества заряженных ионов кислорода и озона в потоке сжатого воздуха, воздействующего на упрочняемую поверхность.Thus, the use of the invention makes it possible to improve the quality of the hardened surface and the productivity of the hardening process due to a significant increase in the amount of charged oxygen and ozone ions in the compressed air flow acting on the hardened surface.

Claims

A device for surface hardening of a metal surface by deposition of an oxide layer on it, comprising an output voltage control unit, a nozzle with a metal tip having an opening, and a nozzle for supplying air to the nozzle, characterized in that said unit is an output voltage control unit for forming a corona discharge , wherein said unit is connected to said tip and by means of a high-voltage wire is connected to an electrode installed in said nozzle, with the possibility of forming a corona discharge between said electrode and said tip to form a cold plasma containing oxygen ions directed to a hardened metal surface, while the nozzle is made in the form of a propylene pipe, which has a coupling for supplying a high-voltage wire inside the nozzle and a coupling in which a fitting is installed for supplying compressed air to the nozzle, and in the outlet part of the nozzle on the said electrode there is a meta Lizirovanny sponge-separator, made with the possibility of passage of compressed air through it with the formation of oxygen and ozone ions.