DEVICE FOR SURFACE HARDENING OF METAL SURFACE
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано для технологических процессов поверхностного упрочнения металлических поверхностей.
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.
Недостатками известных устройств является невысокая эффективность упрочнения поверхности металлических изделий, особенно в условиях ограниченного времени, определяемого технологическим процессом обработки.
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.
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.
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.
Изобретение поясняется чертежом, где показана конструкция сопла в разрезе.
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.
Устройство работает следующим образом.
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.
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.
Заряженные ионы и атомы осаждаются на металлической поверхности, создавая тонкий оксидный слой.
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.
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.