Контейнер для химико-термической обработки проволоки

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Полоцкий государственный университет(73) Патентообладатель Полоцкий государственный университет(57) Контейнер для химико-термической обработки проволоки, содержащий корпус с установленным внутри него барабаном, насыщающую порошковую среду, крышку в форме кольца, герметизирующий затвор и днище, отличающийся тем, что корпус контейнера выполнен полым, между внешней и внутренней стенками которого расположены барабан, насыщающая порошковая среда, крышка в форме кольца и герметизирующий затвор, на наружной поверхности барабана закреплены направляющие, на которых рядами установлены вертикальные стойки с пазами для проволоки, а барабан, вертикальные стойки и направляющие выполнены со слоем барьерного покрытия. Полезная модель относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке проволоки и может найти применение для нанесения легирующих покрытий на различные проволоки. Известно устройство для химико-термической обработки проволоки, которое представляет собой контейнер, содержащий корпус, насыщающую порошковую среду и герметизирующий затвор 1. К недостаткам устройства относится низкое качество получаемой проволоки вследствие контакта соседних витков проволоки между собой, уложенной в бухту, длительное время, необходимое для прогрева контейнера, а также большой расход насыщающей смеси. Наиболее близким по технической сути к заявляемому является контейнер для химико-термической обработки проволоки в насыщающей порошковой среде 2. Контейнер состоит из корпуса, обычно изготавливаемого из жаропрочных сортов стали, барабана, насыщающей порошковой среды, герметизирующего затвора, выполняемого либо полностью плавким, либо с металлической крышкой, и днища. Рассматриваемый контейнер работает следующим образом. Барабан устанавливается на сплошное днище контейнера коаксиально, подлежащая обработке проволока укладывается в бухту и помещается в зазор между барабаном и контейнером, зазор засыпается порошковой насыщающей средой и герметизируется одним из известных способов. При нагреве контейнера до температур диффузионного взаимодействия (например, помещая его в термическую печь) происходит диффузионное насыщение обрабатываемой проволоки (например, проволоки марки Св 08) легирующим элементом из насыщающей смеси (например, порошка хрома металлического марки ХО) при помощи активатора (например, хлористого аммония 4), переходящего в газообразное состояние. К недостаткам устройства относится низкое качество получаемой проволоки. Это связано с тем, что соседние витки проволоки в бухте контактируют между собой, а также со стенками контейнера и барабана, при этом контактирующие поверхности не только ограничивают доступ насыщающего элемента друг к другу, но и создают условия для диффузионной сварки витков. В результате образуется неравномерный диффузионный слой как по сечению, так и по длине проволоки. Даже самая тщательная укладка бухты в контейнер не обеспечивает равномерности обработки, так как смещение ее возможно уже на этапе транспортировки контейнера в печь. Кроме того, сплошное днище и сплошная крышка контейнера создают внутреннюю закрытую полость, что препятствует равномерному прогреванию стенок контейнера и способствует снижению равномерности обработки проволоки по высоте контейнера. Таким образом, применение рассматриваемого контейнера для химико-термической обработки проволок не обеспечивает требуемого качества последних. Задачей настоящей полезной модели является создание контейнера для химико-термической обработки, обеспечивающей повышение качества обработки проволоки. Указанная задача достигается тем, что у контейнера для химико-термической обработки проволоки, содержащего корпус с установленным внутри него барабаном, насыщающую порошковую среду, крышку в форме кольца, герметизирующий затвор и днище, корпус выполнен полым, между внешней и внутренней стенками которого расположены барабан, насыщающая порошковая среда, крышка в форме кольца и герметизирующий затвор, на наружной поверхности барабана закреплены направляющие, на которых рядами установлены вертикальные стойки с пазами для проволоки, а барабан, вертикальные стойки и направляющие выполнены со слоем барьерного покрытия. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый контейнер отличается наличием новых конструктивных элементов направляющих, вертикальных стоек с пазами для проволоки иной формой выполнения конструктивных элементов корпус контейнера выполнен полым иным взаимным расположением элементов барабан, насыщающая порошковая среда, крышка в форме кольца и герметизирующий затвор расположены между внутренней и внешней стенками корпуса контейнера на наружной поверхности барабана закреплены направляющие вертикальные стойки установлены на направляющие рядами иным материалом, из которого выполнены элементы барабан, вертикальные стойки и направляющие выполнены со слоем барьерного покрытия. Выполнение корпуса контейнера из внешней и внутренней стенок обеспечивает равномерный и более быстрый прогрев проволоки и насыщающей порошковой среды. Выполнение корпуса полым необходимо 695 для размещения в полой части барабана насыщающей порошковой среды, крышки и герметизирующего затвора. Наличие на наружной поверхности барабана направляющих обеспечивает заданное фиксированное положение вертикальным стойкам при их установке рядами, позволяет укладывать последовательно вертикальные стойки при наматывании обрабатываемой проволоки на барабан и в то же время последовательно удалять при сматывании обработанной проволоки. Такое взаимное расположение вертикальных стоек в свою очередь задает фиксированное положение проволоке, при котором витки проволоки не имеют возможности контакта как между собой, так и с корпусом контейнера и барабана. За счет установки вертикальных стоек рядами достигается повышение производительности обработки проволоки. Выполнение барабана, вертикальных стоек и направляющих со слоем барьерного покрытия препятствует диффузионной сварке по сопрягающимся поверхностям этих элементов. При этом материал применяемого барьерного покрытия зависит от химического состава насыщающей порошковой среды. Например, барьерным покрытием по отношению к борсодержащей насыщающей порошковой среде является покрытие на основе меди. Суть заявляемого устройства поясняется графическим материалом, представленным на фиг. 1, 2. На фиг. 1 показано поперечное сечение контейнера, на фиг. 2 - внешний вид барабана в сборе. Контейнер (фиг. 1) содержит корпус, который состоит из внешней 1 и внутренней 2 стенок и днища 9,между внешней и внутренней стенками контейнера расположен барабан 3 и насыщающая порошковая среда 4, крышка в форме кольца 5 и герметизирующий затвор 6. На наружной поверхности барабана (фиг. 2) закреплены с помощью сварки направляющие 7, в которых установлены рядами вертикальные стойки 8. В стойках выполнены фрезерованием пазы для проволоки. Сверху и снизу в вертикальных стойках выполнены отверстия под направляющие. Необходимо отметить, что высоту вертикальных стоек рекомендуется выполнять меньшей высоты контейнера для обеспечения удобства при наведении герметизирующего затвора. Контейнер работает следующим образом. На извлеченный барабан 3 устанавливается в направляющие 7 первый ряд вертикальных стоек, после чего наматывается проволока, так что все витки проволоки ложатся в пазы для проволоки. После того, как в каждый паз ляжет проволока, устанавливается второй ряд вертикальных стоек, после чего наматывание проволоки продолжается. После набора необходимого числа рядов конец проволоки фиксируется. Барабан устанавливается в корпус контейнера. Между внешней и внутренней стенкой засыпается насыщающая порошковая среда 4, сверху устанавливается кольцевая крышка 5 и засыпается плавкая засыпка 6. После чего контейнер помещается в термическую печь. При нагреве контейнера до температур диффузионного взаимодействия плавкая засыпка 6 расплавляется,обеспечивая герметизацию контейнера. При этих температурах насыщающий элемент переходит из твердой в газовую фазу и диффундирует в поверхность проволоки, легируя последнюю. После охлаждения контейнер распаковывают, извлекают барабан и сматывают проволоку. Контейнер готов к новому циклу работы. Использование заявляемого устройства позволяет повысить качество обработки проволоки. В Полоцком государственном университете в лаборатории повышения износостойкости деталей машин были проведены испытания заявляемого контейнера. При этом корпус контейнера (внешняя и внутренняя стенки, днище) и барабан - из стали 12 Х 18 Н 10 Т ГОСТ 5632 (причем для экономии материала барабан выполнялся не сплошным, а состоящим из двух колец), насыщающая порошковая среда - смесь, состоящая из 98 карбида бора В 4 С ГОСТ 5774 и 2 фтористого натрияГОСТ 4463. Сверху герметизация контейнера осуществлялась с помощью крышки в форме кольца, выполненной, например, из стали Ст. 2 ГОСТ 380 и плавкой засыпки 6 из борного ангидрида. Стенка барабана для экономии материала выполнена не сплошной, а составной из двух колец. На наружной поверхности барабана (фиг. 2) закреплены с помощью сварки цилиндрические направляющие 7, выполненные из стали 12 Х 18 Н 10 Т. Вертикальные стойки изготовлены также из жаропрочной стали. В стойках выполнены фрезерованием пазы на глубину 1,6 мм шириной 2 мм и шагом 2 мм, а также сквозные отверстия под направляющие. Барабан, вертикальные стойки и направляющие выполнены со слоем барьерного покрытия. Так как насыщающая среда - борсодержащая, то барьерное покрытие должно быть на основе меди. Поэтому проводилось электрохимическое осаждение меди из раствора медного купороса 4 до достижения толщины слоя 15-20 мкм. Химико-термическая обработка проводилась при температуре 960-1020 С в течение 4-х ч. При этом использовалась для обработки проволока марки Св 08 диаметром 1,6 мм. Испытания подтвердили эффективность и работоспособность контейнера. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.