專(zhuān)利名稱(chēng)：一種等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體應(yīng)用領(lǐng)域，具體地來(lái)說(shuō)為一種等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)200毫米直徑鍋沿的炒鍋在壓力成型以后，在急冷和急熱使用中，產(chǎn)生變形。目前，通常采用鍋沿進(jìn)行翻邊來(lái)解決變形問(wèn)題，但增加了生產(chǎn)工序，相應(yīng)的增加生產(chǎn)成本，生產(chǎn)工藝非常復(fù)雜。因此，需要一種處理過(guò)程簡(jiǎn)單，處理效果好的工藝。等離子弧加工是利用等離子弧的熱能對(duì)金屬或非金屬進(jìn)行切割、焊接和噴涂等的特種加工方法。1955年，美國(guó)首先研究成功等離子弧切割，產(chǎn)生等離子弧的原理是讓連續(xù)通氣放電的電弧通過(guò)一個(gè)噴嘴孔，使其在孔道中產(chǎn)生機(jī)械壓縮效應(yīng)；同時(shí)，由于弧柱中心比其外圍溫度高、電離度高、導(dǎo)電性能好，電流自然趨向弧柱中心，產(chǎn)生熱收縮效應(yīng)，同時(shí)加上弧柱本身磁場(chǎng)的磁收縮效應(yīng)。這3種效應(yīng)對(duì)弧柱進(jìn)行強(qiáng)烈壓縮，在與弧柱內(nèi)部膨脹壓力保持平衡的條件下，使弧柱中心氣體達(dá)到高度的電離，而構(gòu)成電子、離子以及部分原子和分子的混合物，即等離子弧。等離子弧的特點(diǎn)如下
(1)微束等離子弧焊可以焊接箔材和薄板。(2)具有小孔效應(yīng)，能較好實(shí)現(xiàn)單面焊雙面自由成形。(3)等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強(qiáng)，10 12mm厚度鋼材可不開(kāi)坡口，能一次焊透雙面成形，焊接速度快，生產(chǎn)率高，應(yīng)力變形小。(4)設(shè)備比較復(fù)雜，氣體耗量大，只宜于室內(nèi)焊接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用等離子弧對(duì)鍋沿?zé)崽幚淼牡入x子弧熱處理強(qiáng)化工藝，解決現(xiàn)有技術(shù)中炒鍋在壓力成型以后，鍋沿進(jìn)行翻邊后生產(chǎn)工序多，生產(chǎn)成本高等問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，采用等離子弧對(duì)工件表面進(jìn)行熱處理，噴嘴直徑為2 3毫米，電流為20 30安培，掃描速度為25 30毫米/秒，等離子電弧長(zhǎng)度4 5毫米，氬氣流量0. 2 0. 5立方米/分鐘，等離子電弧使工件表面達(dá)到材料熔化溫度，熱處理時(shí)間30 40秒(200毫米直徑鍋沿的炒鍋)。優(yōu)選地采用噴嘴直徑2. 5毫米，電流20 30安培，掃描速度25 30毫米/秒，等離子電弧長(zhǎng)度4. 5毫米，氬氣流量0. 3立方米/分鐘，等離子電弧使工件表面達(dá)到材料熔化溫度，熱處理時(shí)間30 40秒(200毫米直徑鍋沿的炒鍋)。所述的等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，靠自身冷卻，達(dá)到表面淬火。所述的等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，工件的表面硬度HB ^ 130，硬化層的厚度為0. 5 2毫米。所述的等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，等離子電弧選用非轉(zhuǎn)移型等離子弧。
所述的等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，工件表面為炒鍋鍋沿的上平面。本發(fā)明具有如下的有益效果和優(yōu)點(diǎn)
1、采用本發(fā)明等離子弧的方法對(duì)炒鍋鍋沿進(jìn)行熱處理，具有操作簡(jiǎn)單，節(jié)約工序和節(jié)約生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。2、采用本發(fā)明方法得到的炒鍋，經(jīng)測(cè)試硬度得到提高，材料組織細(xì)密，耐磨性好，能提高炒鍋的使用壽命。3、等離子弧是一種高溫、高能量密度的壓縮直流電弧，本發(fā)明利用等離子弧的高溫射流束對(duì)炒鍋鍋沿表面進(jìn)行硬化處理，達(dá)到表面離子氮化的效果，然后靠自身冷卻，達(dá)到表面淬火的目的，炒鍋鍋沿的表面硬度HB ^ 130，表面硬化層的厚度為0. 5 2毫米。等離子弧金屬表面硬化處理具有硬化層厚、處理質(zhì)量好、處理效率高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。4、采用本發(fā)明方法將等離子弧加工應(yīng)用于炒鍋鍋沿，在進(jìn)行熱處理工藝時(shí)，炒鍋不會(huì)變形，加工速度提高了 30%。5、本發(fā)明適用于熱處理20(Γ300毫米直徑鍋沿的炒鍋，炒鍋的材質(zhì)是三層復(fù)合金屬板(不銹鋼、鋁、不銹鋼)。


圖1為發(fā)明方法處理的炒鍋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1鍋沿；2鍋底；3等離子弧熱處理強(qiáng)化位置。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，采用本發(fā)明方法處理的炒鍋包括鍋底1和鍋沿2，本發(fā)明處理的位置為鍋沿1的上平面即等離子弧熱處理強(qiáng)化位置3。等離子的產(chǎn)生是通過(guò)高壓放電，系統(tǒng)中最為主要的部件是等離子發(fā)生器和等離子噴槍。將氬氣導(dǎo)入噴槍?zhuān)ㄟ^(guò)放電使氣體成為等離子體，再將產(chǎn)生的等離子體導(dǎo)向等離子弧熱處理強(qiáng)化位置3的表面。噴槍結(jié)構(gòu)將帶電的電弧局限在噴嘴內(nèi)，同時(shí)噴嘴也決定了所產(chǎn)生的等離子體的幾何形態(tài)。本發(fā)明采用噴嘴直徑為2 3毫米，電流為20 30安培，掃描速度為25 30毫米/秒，等離子電弧長(zhǎng)度4 5毫米，氬氣流量0. 2 0. 5立方米/分鐘的工藝參數(shù)對(duì)鍋沿處進(jìn)行熱處理，等離子電弧使工件表面達(dá)到材料熔化溫度，熱處理的時(shí)間30 40秒(針對(duì)20(Γ300毫米直徑鍋沿的炒鍋，炒鍋的材質(zhì)是不銹鋼、鋁、不銹鋼三層按順序復(fù)合金屬板)。本發(fā)明中，等離子電弧可以選用非轉(zhuǎn)移型等離子弧。實(shí)施例1
對(duì)加工成型的200毫米直徑鍋沿的炒鍋，采用噴嘴直徑2. 5毫米，電流25安培，掃描速度觀毫米/秒，等離子電弧長(zhǎng)度4. 5毫米，氬氣流量0. 3立方米/分鐘的加工工藝對(duì)炒鍋的鍋沿上平面進(jìn)行等離子弧熱處理，等離子電弧使工件表面達(dá)到材料熔化溫度，熱處理的時(shí)間30秒，靠自身冷卻晶粒細(xì)化，達(dá)到表面淬火。對(duì)處理后的炒鍋進(jìn)行加壓變形測(cè)試，與常規(guī)的處理技術(shù)相比，抗變形能力相當(dāng)，熱處理速度提高了 30%，制作成本得到降低。炒鍋鍋沿的表面硬度ΗΒ=180，表面硬化層的厚度為2毫米。實(shí)施例2對(duì)加工成型的250毫米直徑鍋沿的炒鍋，采用噴嘴直徑3毫米，電流20安培，掃描速度25毫米/秒，等離子電弧長(zhǎng)度4毫米，氬氣流量0. 2立方米/分鐘的加工工藝對(duì)炒鍋的鍋沿上平面進(jìn)行等離子弧熱處理，等離子電弧使工件表面達(dá)到材料熔化溫度，熱處理的時(shí)間35秒，靠自身冷卻晶粒細(xì)化，達(dá)到表面淬火。對(duì)處理后的炒鍋進(jìn)行加壓變形測(cè)試，與常規(guī)的處理技術(shù)相比，抗變形能力相當(dāng)，熱處理速度提高了 30%，制作成本得到降低。炒鍋鍋沿的表面硬度HB=150，表面硬化層的厚度為0. 5毫米。實(shí)施例3
對(duì)加工成型的300毫米直徑鍋沿的炒鍋，采用噴嘴直徑3毫米，電流30安培，掃描速度40毫米/秒，等離子電弧長(zhǎng)度5毫米，氬氣流量0. 5立方米/分鐘的加工工藝對(duì)炒鍋的鍋沿上平面進(jìn)行等離子弧熱處理，等離子電弧使工件表面達(dá)到材料熔化溫度，熱處理的時(shí)間40秒，靠自身冷卻晶粒細(xì)化，達(dá)到表面淬火。對(duì)處理后的炒鍋進(jìn)行加壓變形測(cè)試，與常規(guī)的處理技術(shù)相比，抗變形能力相當(dāng)，熱處理速度提高了 30%，制作成本得到降低。炒鍋鍋沿的表面硬度HB=200，表面硬化層的厚度為1毫米。
權(quán)利要求
1.一種等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，其特征在于采用等離子弧對(duì)工件表面進(jìn)行熱處理，噴嘴直徑為2 3毫米，電流為20 30安培，掃描速度為25 30毫米/秒，等離子電弧長(zhǎng)度4 5毫米，氬氣流量0. 2 0. 5立方米/分鐘，等離子電弧使工件表面達(dá)到材料熔化溫度，熱處理時(shí)間30 40秒。
2.按照權(quán)利要求1所述的等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，其特征在于優(yōu)選地采用噴嘴直徑2. 5毫米，電流20 30安培，掃描速度25 30毫米/秒，等離子電弧長(zhǎng)度4. 5毫米，氬氣流量0. 3立方米/分鐘，等離子電弧使工件表面達(dá)到材料熔化溫度，熱處理時(shí)間30 40秒。
3.按照權(quán)利要求1所述的等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，其特征在于靠自身冷卻，達(dá)到表面淬火。
4.按照權(quán)利要求1所述的等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，其特征在于工件的表面硬度HB彡130，表面硬化層的厚度為0. 5 2毫米。
5.按照權(quán)利要求1所述的等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，其特征在于等離子電弧選用非轉(zhuǎn)移型等離子弧。
6.按照權(quán)利要求1所述的等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，其特征在于工件表面為炒鍋鍋沿的上平面。
7.按照權(quán)利要求6所述的等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝，其特征在于炒鍋為20(Γ300毫米直徑鍋沿的炒鍋。
全文摘要
本發(fā)明涉及等離子體應(yīng)用領(lǐng)域，具體地來(lái)說(shuō)為一種等離子弧熱處理強(qiáng)化工藝。采用等離子弧對(duì)工件表面熱處理，噴嘴直徑為2～3毫米，電流為20～30安培，掃描速度為25～30毫米/秒，等離子電弧長(zhǎng)度4～5毫米，氬氣流量0.2～0.5立方米/分鐘，等離子電弧使工件表面達(dá)到材料熔化溫度，熱處理的時(shí)間30～40秒。采用本發(fā)明方法具有操作簡(jiǎn)單，節(jié)約工序和節(jié)約生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。等離子弧是一種高溫、高能量密度的壓縮直流電弧，利用等離子弧的高溫射流束進(jìn)行硬化處理，靠自身冷卻，達(dá)到表面淬火的目的，表面硬度HB≥130，表面硬化層的厚度為0.5～2毫米。等離子弧金屬表面硬化處理具有硬化層厚、處理質(zhì)量好、處理效率高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21D1/09GK102560055SQ20111043395
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者王勝剛, 龍康 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所