Закалка биты графитом и токами высокого напряжения

Как закалить металл током с помощью графитового порошка. Электрическая закалка ножа. Закалка стали в домашних условиях графитом

Закалка режущей кромки ножа графитом

Закалка режущей кромки ножа

Результат закалки ножа

Смотрите видео процесса закалки ножа

Как закалить металл током с помощью графитового порошка. Электрическая закалка.

Тема: как можно самому закалить нож с помощью электрического тока.

Известно, что металл можно закалять, это придаёт ему дополнительную прочность. Закалка подразумевает под собой нагрев металла до определенной температуры с последующим охлаждением. Этот процесс меняет внутреннюю структуру металла, что делает его более крепче. Хотя вместе с этим металл лишается другого своего свойства, а именно гибкости, пластичности. Тут уж выбор за вами, что нужно от металла, его повышенная прочность (но при этом увеличивается и хрупкость) или гибкость (уменьшается жесткость).

Классическим способом закалки металлов является обычная термическая обработка в пламени, раскаленных углях, газовых печах и т.д. Но ведь температуру можно увеличить и за счёт электрического тока. Закалка делается равномерной. Чтобы это обеспечить существует один интересный способ с использованием графитового порошка. Как известно, графит достаточно хорошо проводит электрический ток, в добавок к этому он устойчив к высокой температуре. Именно эти два качества графита позволяют делать закалку металла электрическим током, используя графитовый порошок.

Я решил попробовать сделать электрическую закалку небольшого металлического ножичка (самодельного) и организовал следующее. Итак, мне понадобились источник питания, графитовый порошок, провода достаточного сечения, металлическая подложка, ну и сам небольшой ножичек. В роли блока питания я использовал обычный понижающий трансформатор, взятый со старого цветного телевизора. Первичная обмотка его рассчитана на напряжение 220 вольт, а вторичная мной была перемотана на напряжение 80 вольт (этого в итоге оказалось маловато, нужно где-то вольт 100).

Для закалки металла электрическим током нужен достаточный ток. Сечение вторичной обмотки на моё трансформаторе было около 1,5 мм. Но для более крупных ножей лучше чтобы сечение также было побольше. Далее я взял металлическую подложку, на которую насыпал графитовый порошок. Порошок можно самому сделать из куска графита (крупным напильником сточить любую графитовую щетку от электродвигателя). К этой подложке я подсоединил один из проводов, идущих от вторичной обмотки трансформатора. Второй же провод я подсоединил к самому ножу, который и закаливал. Сечение этих проводов также должно быть не менее 1,5 мм.

Сама электрическая закалка ножа током делалась следующим образом. Подав напряжение на трансформатор я взял ножик и осторожно начал его острием водить по графитовому порошку. Между острием ножа и порошком графита начали проскакивать множество небольших искр, что свидетельствует об электрическом контакте цепи. Я следил также за тем, чтобы во время вождения ножа по графитовому порошку у меня не было прямого соприкосновения ножа с металлической подложкой. Такое соприкосновение создало бы короткое замыкание. Особо страшного тут ничего бы не произошло, но лучше этого не допускать. В результате острие ножа постепенно нагревалось. Это и было доказательством того, что данный способ закалки металла работает нормально, если всё делать правильно.

P.S. Хочу предупредить тех кто не особо знаком с электротехникой. При подобных работах нужно соблюдать технику электрической безопасности. Напряжение около 100 вольт достаточно опасно для жизни человека. Да и токи при таких работах не малые, что может вызвать термические ожоги. Так что перед тем как организовывать электрическую закалку металла примите все меры безопасности и при работе будьте предельно осторожны и внимательны.

Закалка ножа – описание технологического процесса и последовательность действий

О незаменимости ножа говорить не приходится. Он есть в каждом доме, и пользуемся мы этим предметом каждый день. Интересно еще и то, что это приспособление является неотъемлемой частью человеческого быта уже тысячи лет, несмотря на это, потребность в нем не уменьшается.

И тогда, и сейчас, человека беспокоил один и тот же вопрос – обработка металла. Сейчас этим больше занимаются при создании лезвий, но закалка ножа интересует и владельцев тоже, хоть и не многих.

Краткое содержимое статьи:

Особенности

Классический процесс закалки стали всегда сопровождался высокими температурами, в которых происходило полиморфное преобразование стали. При этом, нагрев всегда сопровождался резкими скачками температур, ведь на определенном этапе, сталь всегда охлаждали в воде.

Температуры воздействовали на структуру металла, поскольку при ее сильном повышении менялась структура кристаллической решетки на его поверхности, а резкий перепад температуры, который производился за счет воды, укреплял ее. В этом плане технология закалки ножей сегодня не сильно стала отличатся от той, которая применялась к мечам и клинкам тысячу лет назад.

У такой технологии всегда был один серьезный минус. При резкой смене температуры металл становился намного тверже, но в то же время, сильно страдал в плане прочности.

Если это является проблемой, нужно все так же нагревать металл, но после этого постепенно снижать его температуру. В таком случае сталь не будет становиться достаточно хрупкой.

Тонкости

Если вы занялись закалкой ножей в домашних условиях, то стоит знать, что далеко не каждый нож, который попадает вам в руки, подходит для испытания температурой.

Оптимально этот способ подходит для изделий, во время производства которых использовалась нержавеющая сталь. Это может быть высокое ее содержание, а может быть сплав, в составе которой будет нержавеющая сталь или никель, например. Такие ножи являются намного прочнее, чем их собратья из высокоуглеродистой стали.

Кроме того, закалка может проводиться по всей площади клинка, а может быть задействована на отдельной области, которая нуждается в увеличении прочности. Первый вид называется глобальным, второй был назван локальным.

Материал ножа

Все виды стали состоят из простого железа, в который добавляют углерод. Это обычный сплав для кухонных ножей. Если к нему добавить другие металлы, такие как ванадий, хром или молибден, свойства ножа будут меняться. Фото закалки ножей из самых разных материалов, без проблем можно найти в интернете. Некоторые люди применяли этот процесс даже на дамасской стали.

Проблема тут заключается в том, что закалка хороша для видов стали, в которой содержится достаточное количество углерода. Если его в сплаве мало, нож после закалки будет становиться прочнее и тверже, при этом он начнет подвергаться коррозии, защитой от которой, дамасская сталь так славиться.

Закалка графитом

Цементация графитом является весьма простым, но действенным способом поверхностной закалки ножа своими руками, который лучше всего подходит для укрепления какой-то части лезвия.

Для этого вам понадобится графит, который можно получить из простых пальчиковых батареек. Нужна металлическая платформа, на которой будет проходить процесс закалки. Хорошо для этого подойдет простой профиль, который используется при работе с гипсокартоном и другими отделочными работами.

Еще нам будет нужен источник постоянного питания. Отличным вариантом может стать сварочный аппарат, мощность которого стоит выставить на минимальный уровень. Если такого нет, можно попробовать похожий вариант, который будет способен выдать вам порядка 50-ти вольт постоянного напряжения. Пользоваться сетью на 220 вольт настоятельно не рекомендую.

Любая инструкция, в том числе и для правильной закалки ножей, должна начинаться с подготовки. Когда у вас есть все необходимые составляющие, нужно подготовить рабочее пространство.

Берем профиль, высыпаем на него наш графит, его должна получиться небольшая горка. К профилю нужно подключить плюсовой кабель источника питания, а вот минус нужно соединить с ножом.

Прежде чем задать вопрос, как можно закалить нож самостоятельно при помощи графита, стоит знать, что после включения источника питания, нельзя давать соприкасаться ножу и профилю. Образуется дуга, и в общем ничего хорошего не будет.

Такой способ хорошо применять для закалки именно кромки, которая постепенно соприкасается с графитом. Для этого, после всего выше сделанного, нужно включить источник питания и дать напряжение на наши детали. Нож нужно постепенно кромкой лезвия проводить по графиту.

Когда это произойдет, будьте уверенны – вы увидите лично процесс закалки. Делать это нужно постепенно и аккуратно. Если вы коснетесь профиля – процесс испорчен. Если будете долго держать кромку в графите – он загорится и снова закалка будет испорчена. В обеих ситуациях лезвие будет повреждено и не будет подлежать восстановлению.

Правильным будет вести закалку медленными, постепенными и короткими движениями. Визуально, весьма отчетливо заметно, когда графит начинает сильно разогреваться и искрить. Увидев это нужно поднимать нож. Лезвие не стоит окунать очень глубоко в графит, лучше всего это делать только с режущей кромкой.

На небольшой нож вам понадобится около пяти минут, чтоб закалить его кромку. Затягивается этот процесс, как раз за счет горения графита, которое постоянно нужно избегать. Как вы видите, ничего сложного в этом процессе нету, просто нужно следовать инструкциям и аккуратно работать.

Способ поверхностной закалки изделия электроконтактным нагревом

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам поверхностной термической и химико-термической обработки металлов и сплавов, и может быть использовано для поверхностного упрочнения различных изделий. Техническим результатом является понижение энергоемкости процесса поверхностного упрочнения изделий, стабилизация параметров процесса и создание условий для местного введения в поверхность высокой тепловой мощности. Способ включает размещение вставки из графита между обрабатываемой поверхностью изделия и электродом в контакте с ними, пропускание электрического тока через изделие, вставку и электрод. В качестве вставки используют пластину эластичного графита с сжимаемостью 1-1000% и восстанавливаемостью формы 1- 95%. 6 з.п.ф-лы, 6 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам поверхностной термической и химико-термической обработке металлов и сплавов, и может быть использовано для поверхностного упрочнения таких изделий, как поршневые кольца и втулки цилиндров ДВС, валы, шестерни, червяки, а также и других изделий, для которых требуется местное поверхностное упрочнение.

Известен способ обработки режущего инструмента, включающий электроимпульсный нагрев и термообработку, отличающийся тем, что элетроимпульсный нагрев проводят при установке торцевой режущей кромки инструмента на вольфрамовом элементе электроконтактного зажима в интервале температур 120-420 o C при одноразовом импульсе тока длительностью 0,06-0,05 с (авторское свидетельство СССР N 933845, кл. C 21 D 9/22, Способ обработки режущего инструмента, Бюллетень изобретений N 12, опубл. 30.03.93).

Недостаток способа состоит в невозможности управления температурным полем при поверхностном упрочнении металлических изделий, например поршневых колец, что приводит к недопустимому повреждению поверхности изделия и требует дополнительной механической обработки (например, заточка инструмента в известном изобретении). Кроме того, указанным способом невозможно проводить непрерывные процессы электроконтактной закалки протяженных поверхностей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ электроконтактного нагрева, используемый в устройстве электроконтактного нагрева для перемещаемых изделий круглого профиля и заключающийся в заполнении камеры, выполняющей функцию электрода, слоем порошка из электропроводящего материала, например графита (Авторское свидетельство СССР N 693545, кл. C 21 D 1/40, Устройство электроконтактного нагрева для перемещаемых изделий круглого профиля, Бюл. изобр. N 39, опубл 25.10.79).

Недостаток способа состоит в технической трудности создания надежного электрического контакта между изделием – порошковым графитом- токоподводящим электродом, поэтому приходится прибегать к сложным техническим приемам, например вибрации порошка, как в рассматриваемом изобретении. Кроме того, использование графитового порошка в качестве токопередающей среды не позволяет осуществлять процессы местной электроконтактной закалки изделий сложной формы. И, наконец, существенным недостатком как аналога, так и прототипа являются значительные потери электрической мощности в токоподводящих и токопередающих частях устройств из-за ненадежности электрических контактов.

Читайте также:  Стойка для дрели из подручных материалов

Наиболее близким к предложенному способу является способ, описанный в авторском свидетельстве SU 1779695 AI, М.кл. C 21 D 1/40 от 07.12. 92. Способ заключается в пропускании тока через токопроводящие элементы и участок детали.

Недостатком способа является то, что обрабатываемые изделия имеют низкое электросопротивление и для быстрого нагрева участка поверхности изделия требуется подводить к изделию большие токи, что может привести к переплаву изделия в месте его контакта с токоподводом. Кроме того, этот способ неприменим для изделий с малым поперечным сечением, например для поршневых колец.

Технический результат настоящего изобретения – понижение энергоемкости процесса поверхностного упрочнения изделий, стабилизация параметров процесса и создания условий для местного введения в поверхность высокой тепловой мощности.

Технический результат достигается тем, что в способе поверхностной закалки электроконтактным нагревом, включающем размещение вставки из графита между обрабатываемой поверхностью изделия и электродом, пропускание электрического тока через изделие и электрод, согласно изобретению в качестве вставки выбирают пластину эластичного графита со сжимаемостью 1,0 – 1000% и восстанавливаемостью формы 1,0-95%.

Технический результат достигается, в частности, тем, что эластичный графит легируют химическими элементами и/или химическими соединениями; при этом в качестве легирующих добавок вводят бор, или азот, и/или никель, и/или медь, и/или молибден, и/или алюминий при содержании 0,1-20,0 мас.% добавки относительно 100 мас.% эластичного графита.

Технический результат достигается, в частности, тем, что электрод выполняют в виде ролика и ролик перемещают вдоль пластины; при этом, в частности, для изделия цилиндрической формы его вращают относительно продольной оси, а электрод в виде ролика устанавливают вдоль поперечной оси изделия.

Технический результат достигается, в частности, тем, что толщину пластины выбирают в пределах 0,05-3,0 мм при плотности эластичного графита 0,1-3,2 г/см 3 ; при этом удельное электросопротивление пластины вдоль направления пропускания электрического тока выбирают более высоким по сравнению с перпендикулярным к нему направлением при соотношении указанных электросопротивлений в пределах 2,0-1000.

Ниже на фиг. 1-6 приведены принципиальные схемы осуществления предлагаемого изобретения.

Во всех предлагаемых схемах применения изобретения между обрабатываемым изделием 1 и электродом 2 (или 3 – фиг. 5 – 8) в соответствии с изобретением вводят пластину 3 (или 2 – фиг. 5-8); затем осуществляют относительное перемещение изделия, электрода и пластины с одновременной подачей электрического напряжения на токоподводы.

Заявляемые в изобретении свойства пластины эластичного графита между изделием и электродом обеспечивают достижение целей изобретения. При этом регулировка свойств слоя пластичного графита обеспечивает регулируемое падение электрического потенциала в указанном слое, а тем самым и регулируемую глубину прогрева обрабатываемого изделия и требуемые свойства закаливаемой поверхности. При этом, как и при лазерной обработке поверхности металлов, закалка нагретого поверхностного слоя изделия происходит за счет теплоотвода внутрь изделия от нагретой поверхности.

Заявляемые в изобретении пределы свойств эластичного графита по сжимаемости в пределах 1,0-1000% и восстанавливаемости формы в пределах 1,0-95% являются основными характеристиками, обеспечивающими достижение целей изобретения. При этом нижний предел сжимаемости 1,0% соответствует минимальному напряжению, используемому для нагрева поверхности, в 10 В и минимальной силе тока при этом нагреве, в результате происходит минимальная величина передачи теплового потока от графита поверхности изделия. При значениях сжимаемости менее 1,0% нарушается постоянство контактного перехода между графитом и изделием и наблюдается разброс данных по глубине закалки поверхности, что соответствует понижению качества обработки поверхности.

Максимальная величина сжимаемости в 1000% соответствует приложению к поверхности изделия максимальной нагрузки, при которой еще не наблюдается пластической деформации изделия и изменения формы обрабатываемой поверхности.

Минимальное значение восстанавливаемости формы в 1,0% соответствует достаточной механической прочности пластины из эластичного графита, при которой сохраняется постоянный электрический контакт между пластиной и изделием; при уменьшении значений восстанавливаемости формы до величин менее 1,0% также ухудшается качество обработки из-за нарушения контакта пластины с поверхностью изделия.

Максимальное значение восстанавливаемости формы в 95% соответствует наиболее жестким состояниям эластичного графита и соответствует случаям передачи наименьшей тепловой энергии в поверхность изделия, но, однако, при наименьшем расходе эластичного графита. Подобный графит целесообразно применять при электроконтактной закалке с получением закаленных слоев до 0,1-0,2 мм; а с другой стороны, в случаях легирования поверхности добавки химических элементов через слой эластичного графита. При этом величины восстанавливаемости формы более 95% практически нецелесообразны из-за технической сложности получения подобных эластичных графитов.

Регулировка указанных основных характеристик эластичного графита для достижения целей изобретения достигается прежде всего за счет введения в него легирующих добавок в виде химических элементов и/или химических соединений.

В качестве указанных добавок могут быть использованы аморфный бор и/или карбид бора, или хлористый аммоний, или тиомочевина, и/или порошок никеля, и/или окись никеля, и/или порошок меди и/или окись меди, и/или порошок алюминия (например, в виде САП.а), и/или порошок молибдена, и/или порошок окиси молибдена. В зависимости от технологии электроконтактной закалки поверхности может применяться эластичный графит с объемным или поверхностным легированием; при этом нижний предел легирующей добавки в 0,1 мас.% соответствует нижнему пределу восстанавливаемости формы при сжимаемости в заявленных пределах, а верхний предел легирующей добавки в виде химических элементов или их соединений выбирают с учетом сохранения достаточной электропроводности в эластичном графите и на границе графит-изделие при легировании химическими соединениями или с учетом сохранения достаточного электросопротивления эластичного графита при легировании его металлами. При этом верхний предел в 20 мас. % соответствует указанным условиям, а превышение указанного предела ухудшает качество электроконтактной закалки поверхности.

Для выполнения поставленного в изобретении технического результата электрод, как правило, выполняют в виде ролика и указанный ролик перемещают вдоль пластины эластичного графита; при этом, например, для изделий цилиндрической формы указанное изделие вращают относительно продольной оси, а электрод, выполняемый в виде ролика, устанавливают вдоль поперечной оси изделия (фиг.3-6).

Во всех вариантах реализации способа толщину указанной пластины выбирают в пределах 0,05-3,0 мм при плотности эластичного графита в пределах 0,1-3,2 г/см 3 ; при этом указанные пределы связаны друг с другом таким образом, что нижнему пределу толщины пластины 0,05 мм соответствует верхний предел прочности и наоборот. Выход параметров пластины за указанные пределы ухудшает качество электроконтактной закалки и приводит к излишнему расходу материалов. При этом также учитывается, что верхний предел плотности эластичного графита в 3,2 г/см 3 соответствует максимальной допустимой концентрации металлов в эластичном графите.

При всех указанных ограничениях в реализации изобретения основным контрольным критерием является соотношение удельных электросопротивлений вдоль направления пропускания электрического тока в пластине и в перпендикулярном к нему направлении; при этом соотношение указанных электросопротивлений выбирают в пределах 2,0-1000, нижний предел 2,0 соответствует максимально допустимой концентрации металлов в пластине эластичного графита, а верхний предел 1000 соответствует минимально допустимой сжимаемости пластины эластичного графита.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при местной электроконтактной закалке изделий из стали, чугуна, меди, никеля, молибдена, вольфрама и химических соединений на их основе.

В заявляемых пределах может быть достигнута скорость электроконтактной закалки поверхности от 10 мм/с(фиг.6) при обработке стальных массивных изделий, до 200 мм/с (фиг.7,8) при обработке проволоки с дополнительным внешним теплосъемом.

При этом вводимая в поверхность тепловая мощность может изменяться от 1 кДж/см 2 при обработке, например, чугунных поршневых колец, до 10-20 кДж/см 2 при обработке, например, червяков и проволоки.

Для пояснения изобретения приводим следующие примеры.

Маслосъемные и компрессионные поршневые кольца из серого чугуна (Химический состав (в%): C 3,1-3,7; P-max 0,4; V-max 0,3; Cu 0,7-1,3; Si 2,3-3,1; S-max 0,1; Mo 0,7-1,2; Mn 0,5-0,8; Cr 0,3-0,7; Ni 0,4-0,9) диаметром 280 мм и шириной 8 мм ОАО “Коломенский завод” были подвергнуты электроконтактной поверхностной закалке СВАН-процессом по схеме, представленной на фиг. 3, где 1-поршневое кольцо, 2-токоподводящий ролик, 3-слой эластичного графита. При этом подаваемое напряжение изменялось в пределах 2-10 В, а сила тока в контакте – 300-1000 А. Скорость обработки поверхности кольца изменялась в пределах 80-140 мм/с.

В табл. 1 приведены результаты обработки в зависимости от свойств использованной пластины эластичного графита.

Из приведенных в табл.1 данных следует, что оптимальные результаты по повышению поверхностной твердости достигаются при определенных свойствах пластины эластичного графита. Так, в частности, при излишней сжимаемости графита имеет место низкая восстанавлиемость формы. При этом наблюдается местный перегрев поверхности с ее оплавлением, что делает нетехнологичным применение предлагаемого способа упрочнения поверхности.

Требуемая глубина упрочнения достигается варьированием указанных параметров обработки: подаваемого напряжения, силы тока и скорости перемещения изделия и контакта.

Маслосъемные кольца, описанные в примере 1 и обрабатываемые по той же схеме, подвергались электроконтактной закалке поверхности при переменном легировании пластины эластичного графита толщиной 0,3 мм. При этом подаваемое напряжение, сила тока в контакте и скорости обработки поверхности варьировались в тех же пределах, что и в примере 1, что обеспечивало равномерную передачу электрического импульса между токопроводящим роликом и обрабатываемой поверхностью (табл.2).

Из приведенных в табл.2 данных следует, что дополнительное легирование пластины эластичного графита различными элементами приводит к дополнительному изменению свойств обрабатываемой поверхности.

Так, в частности, легирование графита карбидом бора приводит к появлению в обработанной поверхности фазы Fe2B с повышением твердости и коррозионной стойкости обработанной поверхности. При этом следует отметить, что фаза выявляется при понижении скоростей обработки поверхности до 3-15 мм/с, когда общая глубина упрочненного слоя может достигать 2,0-3,0 мм. При избытке карбида бора (21 ат.%) в эластичном графите наблюдается неоднородность обработки, что связано с неоднородностью распределения бора в пластине графита.

То же самое следует отметить для случая легирования поверхности металлами, например (Ni+Cu+Al), когда ухудшение качества обработки связано с неоднородностью легирования графитовой полосы металлами.

Из приведенных данных также следует что применение легированной графитовой пластины для обработки поверхности целесообразно при получении более глубоких слоев. При малой глубине упрочнения, что характерно для поршневых колец, рекомендуется применять нелегированную графитовую пластину.

В этом примере объединены исследованные варианты применения изобретения по схемам, приведенным на фиг.6-8, целью которых является получение глубоких слоев электроконтактной закалки и даже сквозного прогрева тонких изделий (например, проволоки) при электроконтактной закалке. В этих случаях требуется введение особенно высокой тепловой мощности в поверхность и дополнительное охлаждение обрабатываемой поверхности изделия.

Приводимые в табл. 3 варианты обработки были опробованы на червяках из стали 38ХГН (Химический состав (в %): C 0,40; Si 0,25; Mn 0,98; S,P-max 0,035; Cu 0,18; Cr 0,71; Ni 0,88) ОАО “Карачаровский завод” и на проволоке из стали 12Х18Р10Т Московского завода “Серп и Молот”.

В рассматриваемых случаях в табл.3 не приводится твердость поверхности, поскольку здесь важнее распределение микротвердости по сечению упрочненного слоя, которое определяется параметрами дополнительного охлаждения поверхности изделия. При этом подаваемое напряжение и сила тока в контакте соответствовали примеру 1, а применяемые скорости обработки варьировались в пределах 3- 140 мм/с в зависимости от заданной глубины упрочненного слоя.

Дополнительное охлаждение обрабатываемой поверхности осуществляли обдувкой ее азотом под давлением 0,5-1,0 ати для схемы обработки на фиг. 2-4 или прямым теплоотводом через слой водоохлаждаемого эластичного графита для схем обработки на фиг. 5-6.

Электрическое сопротивление графитовой пластины вдоль и поперек базисных плоскостей определялось при помощи измерителя L, C, R, цифрового типа E7-8.

Читайте также:  Мощная газовая горелка своими руками

В рассмотренных в таблице данных оптимальные результаты для данного изделия были получены для позиций 3 и 8, что указывает на то обстоятельство, что для каждого вида изделий, подвергаемых поверхностной закалке через пластину эластичного графита, должна разрабатываться оптимальная технология упрочнения, сочетающая выбор толщины пластины эластичного графита, ее плотность, подаваемое напряжение и силу тока при обработке поверхности и скорость перемещения обрабатываемой поверхности относительно токоподводящего ролика. При этом характеристики сжимаемости, восстанавливаемости формы пластины эластичного графита и соотношения электросопротивления вдоль и поперек базисных плоскостей графита в пластине используются для контроля и повторяемости результатов применения технологии.

Приведенные результаты подтверждаются данными предварительных эксплуатационных испытаний, например, поршневых колец на ОАО “Коломенский завод”.

1. Способ поверхностной закалки изделия электроконтактным нагревом, включающий пропускание электрического тока через электрод и изделие, отличающийся тем, что между обрабатываемой поверхностью изделия и электродом размещают пластину из эластичного графита с сжимаемостью 1 – 1000% и восстанавливаемостью формы 1 – 95%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют пластину из эластичного графита, содержащего легирующие добавки в виде химических элементов и/или химических соединений.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что эластичный графит легируют бором, и/или азотом, и/или никелем, и/или алюминием, и/или медью, и/или молибденом, при этом берут 0,1 – 20,0 мас.% легирующего химического элемента или смеси химических элементов, а остальное – эластичный графит.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют электрод в виде ролика и ролик перемещают вдоль вставки.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при закалке изделия цилиндрической формы его вращают относительно продольной оси изделия, используют электрод в виде ролика и устанавливают его вдоль поперечной оси изделия.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что толщина пластины эластичного графита составляет 0,05 – 3,0 мм при плотности эластичного графита 0,1 – 3,2 г/см 3 .

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют пластину из эластичного графита с удельным электрическим сопротивлением вдоль направления пропускания электрического тока, более высоким, чем в перпендикулярном направлении к направлению пропускания электрического тока, и соотношение упомянутых удельных электрических сопротивлений выбирают в пределах 2,0 – 1000,0.

Биты для шуруповерта — как выбрать, маркировка, виды и закалка 1

Основная причина быстрого износа биты — низкое качество и неправильное использование. Конечно, если вы работаете с деревом или собираете мебель, вопрос не стоит так остро, но при работе с профессиональным шуруповертом связанной с металлом или бетоном, не каждая бита продержится хотя бы месяц. Есть несколько правил и приемов, зная которые, даже не очень хорошей битой или головкой Вы будете пользоваться очень долго, но об этом ниже по тексту.

Сказать по чести, биты в наборе приобретал только раз, с самым первым «шуриком», этот набор без двух бит, до сих пор валяется в ящике, «на всякий случай». Среднего качества биты, только для дерева годятся. Для длинных, каленых саморезов покупаю биты поштучно, пред началом больших работ. Выбираю метизы с которыми буду работать и под них сразу оснастку. К оснастке можно отнести головку битодержателя, с помощью её бита фиксируется в шуруповерте и не выпадает в процессе работы. Для чего на шестиграннике есть небольшая фаска. Держатели бит бывают цанговые и магнитные:

Какие бывают биты и головки к шуруповерту?

Большинство популярных бит относятся к перечисленным ниже. Они также делятся на некоторые виды в зависимости от формы рабочего элемента шлица биты:

  • прямые биты;
  • крестообразные биты;
  • биты в форме звезды;
  • шестигранные головки;

Специальные биты делятся на:

  • трехгранные;
  • с упорным ограничителем для гипсокартона;
  • с пружинными фиксаторами и другие.

Отличие комбинированных от специальных и основных в том, что на обоих концах биты имеются рабочие части разной формы либо одной формы, но разных размеров. Стоят они чуть больше двух других типов, что не всегда оправдано. В этом поможет убедиться исследование свойств насадок для шуруповерта, подробно рассматриваемое далее. Однако приведенные выше классификации не являются единственными, поскольку существует несколько стандартов бит.

  • Ph (сокращенное от Phillips) — крестообразные биты, имеющие условный размер от 0 до 4; характеризуются расширением шлица к основанию, а также углом при вершине, равным 55 градусов. Наиболее популярный размер среди покупателей — Ph2;
  • Pz (Pozidrive) — угол при вершине составляет 50 градусов; изделия являются усовершенствованной версией ранее описанных; отличаются наличием двух или четырех дополнительных шлицов в основании;
  • Sl (Slot) – прямой шлиц, варьирующийся по ширине; цифра в маркировке означает ширину шлица;
  • Torx (также встречается TX) — шлиц в форме шестигранной звезды; применяется для конструкций, к которым предъявляются повышенные требования относительно прочности;
  • HEX – бита, применяемая при креплении винтов с внутренним шестигранником; чаще всего применяется при сборке мебели; специальные биты для гаек или болтов, имеющие внешний шестигранник и применяемые при креплении кровельных саморезов либо пресс-шайб.

Обратите особое внимание на различия бит PZ и PH — это два разных стандарта, хотя очень похожи. Угол конуса и угол шлица сложно отличить невооруженным глазом. Отличия этих конкурирующих стандартов на рисунке ниже:

Рейтинг известных брендов производителей бит и насадок для шуруповерта

Производители, чье имя на слуху большинства связанных со строительством или ремонтными работами людей, за десятки лет работы на рынке РФ зарекомендовали себя должным образом. Среди востребованных фирм выделяются качеством биты:

  1. WhirlPower — приемлемый бюджетный бренд с длиной бит от 25 до 250 мм;
  2. DeWALT — у данных изделий отмечена высокая ударопрочность, отсутствие механических повреждений на рабочей части после длительного использования. Очень качественные биты, у меня есть «рабочая» двухстороння бита, которой более 5 лет, берегу её, использую только там где нужно быстро сменить крест на прямую головку и объем работ значительный.
  3. Hitachi и Kraftool — качественные биты из хорошей стали по разумной цене.
  4. Magna – весьма демократичный вариант для бережливых хозяев, не желающих переплачивать за вполне сносный товар. Вполне пригодны для работ связанных с сборкой мебели или столярными работами.
  5. Bosch — пожалуй, наиболее известный производитель среди покупателей, качество бит может сильно колебаться, их часто подделывают;

Совсем барахло, изделия фирмы Metabo. Отмечается разрушение их граней; столь быстрый износ характерен лишь для пластика. Закалка бит может улушить качество граней смотрите видео о закалке бит:

Как правильно использовать биту, что бы хватало надолго — 5 советов мастера

1) Точное соответствие головки шурупа и биты.
У любого мастера есль любимая бита, та что живет в шуруповерте долго, покупая метизы, постарайтесь выбирать саморезы или шурупы под неё. Конфигураций головок, развелось множество, иногда с такой хренью приходится работать, на этот случай держите под рукой недорогой набор бит, можно даже Китайского производства.

2) Не забывайте о трещётке.
Вкручивая дюбель гвозди на «рывок», на всякий случай все же установите ограничение трещетки чуть больше максимального усилия. Если
саморез упрется в бетон это не даст сорвать шлицы. при работе с гипсокартоном и металлическим профилем, трещетка защитит поверхность листа ГКЛ от разрывов при излишнем погружении головки самореза.

3) Смазка для резьбы самореза или шурупа.
Перед вкручиванием смажьте рабочую поверхность, это значительно снизит усилие и как следствие разгрузит шуруповерт и бита проживет значительно дольше. Если вы вкручиваете саморез «навсегда» как например протягивая половицы деревянного пола, смазать лучше водой, такой саморез потом очень трудно выкрутить. Но если, предполагается в последствии выкрутить шуруп, тогда можно смазать керосином или WD-40. Такая смазка быстро высохнет и на качестве крепления никак не скажется, но вкручиваться будет как нож в масло.

4) Держите угол!
Банальный совет, но чаще всего срываются шлицы именно по причине «нетвердой руки» или спешки. Бита должна входить в головку «тютелька в тютельку», без люфта. Если возможно используйте биты с пружинным фиксатором, это замедляет работу, но только вначале, со временем Ваши руки сами будут делать все правильно и быстро.

5) Заведите коробку для старых бит
После завершения больших объемов работ, остаются биты «подуставшие», немного люфтят или сносились. Такие можно сложить впрок и в последствии эта коробочка вас не раз выручит. Эти биты еще пригодятся для выкручивания. У меня в этой коробке лежит мощный магнит, кроме того что им можно намагнитить любую биту, часто выручает в труднодоступных местах.

Закалка режущей кромки ножа графитом

Если вдаваться в подробности, то это будет скорее не закалка, а цементация, которая имеет цель повысить твердость и износостойкость металла.

Закалка режущей кромки ножа

Проходимся по кромке надфилем, при этом обращаем внимание на глуховатый звук и легкое стачивание металла. Все свидетельствует о том, что нож сделан из обычной стали и не закален ранее.

Для закалки понадобиться графит. Лучше всего получить графит из графитовых щёток генератора, щеточного электродвигателя. Я, конечно, не пробовал, но также можно достать графитовые стержни из пальчиковых батареек, простых карандашей.
В общем измельчаем любым способом этот графит в порошок. Мельчить особо не нужно, без фанатизма.

Далее мне понадобиться металлическое основание, на котором будет лежать графитовый порошок. Я взял кусок оцинкованного профиля от гипсокартона.

Для процесса закалки кромки ножа также нужен источник питания. В идеале это импульсный сварочный аппарат постоянного тока, выставленный на минимум. Так же можно попробовать повторить процесс с помощью другого источника, вольт на 30-60 переменного или постоянного тока. Есть ещё опасный вариант: использовать напрямую сеть 220 В, последовательно с лампой накаливания, но это уже чревато, поэтому не рекомендую.

Насыпаем графит. К основанию подложки подключаем плюс сварочного аппарата, а к ножу – минус.
Выставляем инвертор на минимальные настройки и включаем.
Начинаем процесс закалки кромки. Для этого очень аккуратно проводим кромкой ножа по графитовой кучке.
Наша задача состоит в том, чтобы: первое – не допустить касания лезвия об основание. И второе – это не допустить горение графита. В обоих случаях лезвие будет испорчено.

В идеале лезвие нужно медленно двигать, а графит мерцая искрить. Сильно нож естественно опускать не нужно.
Как только вы заметили разогрев места контакта, тут же поднимите нож.

Весь процесс длиться относительно не долго, минут 5. За это время я успел несколько раз пройтись по всей длине лезвия.

Результат закалки ножа

Берем надфиль и шаркаем лезвие как первый раз. Сразу слышно звонкий звук, свидетельствующий о высокой твёрдости металла. Плюс ко всему кромка практически не поддается обработке.

Режем стеклянную банку.

Насечки оставляет будь здоров!
Стучим по стальному гвоздю.

Результат отменный – на ноже ни царапины.

В конце автор разрубил гвоздь ножом, ударяя по нему молотком.

Поверхностная закалка ТВЧ

Закалка сталей токами высокой частоты (ТВЧ) — это один из распространенных методов поверхностной термической обработки, который позволяет повысить твердость поверхности заготовок. Применяется для деталей из углеродистых и конструкционных сталей или чугуна. Индукционная закалка ТВЧ являет собой один из самых экономичных и технологичных способов упрочнения. Она дает возможность закалить всю поверхность детали или отдельные ее элементы или зоны, которые испытывают основную нагрузку.

Читайте также:  Универсальный ключ из рожкового своими руками

При этом под закаленной твердой наружной поверхностью заготовки остаются незакаленные вязкие слои металла. Такая структура уменьшает хрупкость, повышает стойкость и надежность всего изделия, а также снижает энергозатраты на нагрев всей детали.

Технология высокочастотной закалки

Поверхностная закалка ТВЧ — это процесс термообработки для повышения прочностных характеристик и твердости заготовки.

Основные этапы поверхностной закалки ТВЧ — индукционный нагрев до высокой температуры, выдержка при ней, затем быстрое охлаждение. Нагревание при закалке ТВЧ производят с помощью специальной индукционной установки. Охлаждение осуществляют в ванне с охлаждающей жидкостью (водой, маслом или эмульсией) либо разбрызгиванием ее на деталь из специальных душирующих установок.

Выбор температуры

Для правильного прохождения процесса закалки очень важен правильный подбор температуры, которая зависит от используемого материала.

Стали по содержанию углерода подразделяются на доэвтектоидные — меньше 0,8% и заэвтектоидные — больше 0,8%. Сталь с углеродом меньше 0,4% не закаливают из-за получаемой низкой твердости. Доэвтектоидные стали нагревают немного выше температуры фазового превращения перлита и феррита в аустенит. Это происходит в интервале 800—850°С. Затем заготовку быстро охлаждают. При резком остывании аустенит превращается в мартенсит, который обладает высокой твердостью и прочностью. Малое время выдержки позволяет получить мелкозернистый аустенит и мелкоигольчатый мартенсит, зерна не успевают вырасти и остаются маленькими. Такая структура стали обладает высокой твердостью и одновременно низкой хрупкостью.

Заэвтектоидные стали нагревают чуть ниже, чем доэвтектоидные, до температуры 750—800°С, то есть производят неполную закалку. Это связано с тем, что при нагреве до этой температуры кроме образования аустенита в расплаве металла остается нерастворенным небольшое количество цементита, обладающего твердостью высшей, чем у мартенсита. После резкого охлаждения аустенит превращается в мартенсит, а цементит остается в виде мелких включений. Также в этой зоне не успевший полностью раствориться углерод образует твердые карбиды.

В переходной зоне при закалке ТВЧ температура близка к переходной, образуется аустенит с остатками феррита. Но, так как переходная зона не остывает так быстро, как поверхность, а остывает медленно, как при нормализации. При этом в этой зоне происходит улучшение структуры, она становится мелкозернистой и равномерной.

Перегревание поверхности заготовки способствует росту кристаллов аустенита, что губительно сказывается на хрупкости. Недогрев не дает полностью феррито-перритной структуре перейти в аустенит, и могут образоваться незакаленные пятна.

После охлаждения на поверхности металла остаются высокие сжимающие напряжения, которые повышают эксплуатационные свойства детали. Внутренние напряжения между поверхностным слоем и серединой необходимо устранить. Это делается с помощью низкотемпературного отпуска — выдержкой при температуре около 200°С в печи. Чтобы избежать появления на поверхности микротрещин, нужно свести к минимуму время между закалкой и отпуском.

Также можно проводить так называемый самоотпуск — охлаждать деталь не полностью, а до температуры 200°С, при этом в ее сердцевине будет оставаться тепло. Дальше деталь должна остывать медленно. Так произойдет выравнивание внутренних напряжений.

Индукционная установка

Индукционная установка для термообработки ТВЧ представляет собой высокочастотный генератор и индуктор для закалки ТВЧ. Закаливаемая деталь может располагаться в индукторе или возле него. Индуктор изготовлен в виде катушки, на ней навита медная трубка. Он может иметь любую форму в зависимости от формы и размеров детали. При прохождении переменного тока через индуктор в нем появляется переменное электромагнитное поле, проходящее через деталь. Это электромагнитное поле вызывает возникновение в заготовке вихревых токов, известных как токи Фуко. Такие вихревые токи, проходя в слоях металла, нагревают его до высокой температуры.

Индукционный нагреватель ТВЧ

Отличительной чертой индукционного нагрева с помощью ТВЧ является прохождение вихревых токов на поверхности нагреваемой детали. Так нагревается только наружный слой металла, причем, чем выше частота тока, тем меньше глубина прогрева, и, соответственно, глубина закалки ТВЧ. Это дает возможность закалить только поверхность заготовки, оставив внутренний слой мягким и вязким во избежание излишней хрупкости. Причем можно регулировать глубину закаленного слоя, изменяя параметры тока.

Повышенная частота тока позволяет сконцентрировать большое количество тепла в малой зоне, что повышает скорость нагревания до нескольких сотен градусов в секунду. Такая высокая скорость нагрева передвигает фазовый переход в зону более высокой температуры. При этом твердость возрастает на 2—4 единицы, до 58—62 HRC, чего невозможно добиться при объемной закалке.

Для правильного протекания процесса закалки ТВЧ необходимо следить за тем, чтобы сохранялся одинаковый просвет между индуктором и заготовкой на всей поверхности закаливания, необходимо исключить взаимные прикосновения. Это обеспечивается при возможности вращением заготовки в центрах, что позволяет обеспечить равномерное нагревание, и, как следствие, одинаковую структуру и твердость поверхности закаленной заготовки.

Индуктор для закалки ТВЧ имеет несколько вариантов исполнения:

  • одно- или многовитковой кольцевой — для нагрева наружной или внутренней поверхности деталей в форме тел вращения — валов, колес или отверстий в них;
  • петлевой — для нагрева рабочей плоскости изделия, например, поверхности станины или рабочей кромки инструмента;
  • фасонный — для нагрева деталей сложной или неправильной формы, например, зубьев зубчатых колес.

В зависимости от формы, размеров и глубины слоя закаливания используют такие режимы закалки ТВЧ:

  • одновременная — нагревается сразу вся поверхность заготовки или определенная зона, затем также одновременно охлаждается;
  • непрерывно-последовательная — нагревается одна зона детали, затем при смещении индуктора или детали нагревается другая зона, в то время как предыдущая охлаждается.

Одновременный нагрев ТВЧ всей поверхности требует больших затрат мощности, поэтому его выгоднее использовать для закалки мелких деталей — валки, втулки, пальцы, а также элементов детали — отверстий, шеек и т.д. После нагревания деталь полностью опускают в бак с охлаждающей жидкостью или поливают струей воды.

Непрерывно-последовательная закалка ТВЧ позволяет закалять крупногабаритные детали, например, венцы зубчатых колес, так как при этом процессе происходит нагрев малой зоны детали, для чего нужна меньшая мощность генератора ТВЧ.

Охлаждение детали

Охлаждение — второй важный этап процесса закалки, от его скорости и равномерности зависит качество и твердость всей поверхности. Охлаждение происходит в баках с охлаждающей жидкостью или разбрызгиванием. Для качественной закалки необходимо поддерживать стабильную температуру охлаждающей жидкости, не допускать ее перегрева. Отверстия в спрейере должны быть одинакового диаметра и расположены равномерно, так достигается одинаковая структура металла на поверхности.

Чтобы индуктор не перегревался в процессе работы, по медной трубке постоянно циркулирует вода. Некоторые индукторы выполняются совмещенными с системой охлаждения заготовки. В трубке индуктора прорезаны отверстия, через которые холодная вода попадает на горячую деталь и остужает ее.

Закалка токами высокой частоты

Достоинства и недостатки

Закалка деталей с помощью ТВЧ обладает как достоинствами, так и недостатками. К достоинствам можно отнести следующее:

  • После закалки ТВЧ у детали сохраняется мягкой середина, что существенно повышает ее сопротивление пластической деформации.
  • Экономичность процесса закалки деталей ТВЧ связана с тем, что нагревается только поверхность или зона, которую необходимо закалить, а не вся деталь.
  • При серийном производстве деталей необходимо настроить процесс и далее он будет автоматически повторяться, обеспечивая необходимое качество закалки.
  • Возможность точно рассчитать и регулировать глубину закаленного слоя.
  • Непрерывно-последовательный метод закалки позволяет использовать оборудование малой мощности.
  • Малое время нагрева и выдержки при высокой температуре способствует отсутствию окисления обезуглероживания верхнего слоя и образования окалины на поверхности детали.
  • Быстрый нагрев и охлаждение не дают большого коробления и поводок, что позволяет уменьшить припуск на чистовую обработку.

Но индукционные установки экономически целесообразно применять только при серийном производстве, а для единичного производства покупка или изготовление индуктора невыгодно. Для некоторых деталей сложной формы производство индукционной установки очень сложно или невозможно получить равномерность закаленного слоя. В таких случаях применяют другие виды поверхностных закалок, например, газопламенную или объемную закалку.

Графит

Что общего у цементации стали, смазки замков и дактилоскопии?
Вы найдете ответ под катом, хотя спойлер — вот этот маленький флакончик.

Однажды мне на глаза попалось видео о том, как можно значительно упрочнить сталь в домашних условиях. Автор видео распотрошил обычные пальчиковые батарейки, вынул из них графитовые стержни и напилил их напильником. Полученный порошок годится для цементации стали. Упрощенно говоря, это насыщение стали атомами углерода. Они встраивается в кристаллическую решетку железа и усиливают энергию ее межатомных связей. Все что нужно для этого процесса — окунуть деталь в графит и сильно нагреть. Там на видео расплющенный и обработанный таким образом гвоздь использовался как сверло по металлу. Гвоздь — как сверло по металлу. По металлу, Карл! Я конечно сильно впечатлился, но до распила батареек тогда дело не дошло.

Теперь больше не нужно копить дохлые батарейки, разрывать их кусачками, ковыряться в липких реагентах, доставать графит и пилить его почерневшими пальцами на напильнике. Все за нас сделали профессионалы.

Вот он, флакончик с графитовой пылью:

Флакончик полиэтиленовый, герметичный. В крышке есть носик, срезав кончик которого можно получить удобную «масленку». Не нужно забывать, что основное назначение графитового порошка — смазка трущихся механизмов.

Все дело в том, что масло не очень подходит для смазывания замков. На смоченные маслом детали быстро налипает грязь и скоро смазка начинает работать как абразив. Особенно это касается замков со сквозными замочными скважинами. В такие сквозняк загоняет пыль, не хуже чем кулер в системник.

Итак, вот графит:

Смотрим в микроскоп. Цена деления линейки — 0,5 мм.

А вот мы задуваем его в замок:

Работает мягко и надежно.

Теперь попробуем цементацию металла. Для этого из стального гипрочного профиля я изготовил импровизированный поддончик:

В качестве источника тока я использовал сварочный аппарат. Подопытным кроликом стал бит от шуруповерта. Самый дешевый, из «пластилиновой» стали. Перед началом я сделал на нем насечку надфилем. Пилится он примерно на уровне карандаша, ну может быть чуть-чуть хуже.

Потом начался процесс цементации:

и так продолжалось минут 5. Когда бит остыл, я счистил налипший графит и увидел, что деталь немного «well done», т.е. поплавилась. Ну да ничего, попробуем ее надфилем:

Вот две засечки. Пилится, тоже пилится, но кажется немного сложнее. Ближе к капельке застывшегометалла — совсем не пилится.
Вывод из эксперимента неоднозначный. Не все так радужно, как в исходном ролике. Нужно набивать руку, экспериментировать, подбирать время цементации, токи и необходимую температуру. Может быть, комбинировать с закалкой. Тогда эффект будет.

Наконец, есть третье применение графитовому порошку.

Играем в детектив!

Нам понадобится графитовый порошок, мягкая кисточка, прозрачный скотч, лист бумаги и предмет, который был в руках у преступника. В нашем случае это стакан. Свежевымытый и высушенный стакан был взят чистыми сухими руками.

Наносим на кисточку немного графита и легкими движениями покрываем бока стакана.

Я делал это первый раз в жизни, и для первого раза получилось по-моему неплохо. Тут был большой палец.

А вот тут — указательный и средний.

Теперь наклеиваем на отпечатки прозрачный скотч, стараясь не допускать пузырей и морщин. Затем отдираем его и аккуратно наклеиваем на бумагу.

Все, теперь пальчики никуда не денутся.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Ссылка на основную публикацию