SE509941C2 - Metod för att maskera borrelement vid termokemisk ytbehandling samt borrelement för slående borrning - Google Patents

Description

15 20 2 509 941 Övergångens 5 tvärhet kan beräknas genom att dividera övergångslängden med djupet, d.v.s. ald. Därmed blir tvärheten cirka 1 vid det konventionella förfarandet för värmebehandling. Den tvära övergången medför ogynnsamt spänningstillstånd i ytan t.ex. då röret eller stången utsätts för böjpåkänningar.

En till nämnda kända teknik närbesläktad termokemisk behandling av sänkborrkronor beskrivs i US-A-4,867,015, vari stifthål i borrkronan täcks med färg innan värmebehandlingen inleds.

Syften med uppfinninqen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en metod för att maskera ett element vid termokemisk ytbehandling på ett enkelt och därmed kostnadseffektivt sätt.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en metod för att maskera ett element vid termokemisk ytbehandling för att förbättra hållfastheten i elementet.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett borrelement med successivt varierande härddjup.

Beskrivning av fiqurerna Fig. 1 visar exempel, i perspektivvy, på ett borrelement som belagts med skyddsskikt på konventionellt sätt genom doppning. Fig. 2 visar en anordning i tvärsnittad sidovy. Fig. 2B visar en ändvy av anordningen i Fig. 2. Fig. 3 visar exempel på ett borrelement, itvärsnitt, efter konventionell skyddsmålning i en ände och uppkolning. Fig. 4 visar exempel på ett borrelement enligt föreliggande uppfinning, i tvärsnitt, efter uppkolning. Fig. 5 visar en alternativ utföringsform av en anordning itvärsnittad sidovy. Fig. 6 visar 10 20 25 3 509 941 exempel på en alternativ utföringsform av ett borrelement enligt föreliggande uppfinnlng, itvärsnltt, efter uppkolning.

Detaljerad beskrivningav uppfinningen Fig. 2 och 2B visar exempel på en anordning eller ett lock 3, av t.ex. keram eller stål, mot termokemisk påverkan av en stålyta 14. Stålytan är företrädesvis anordnad på en rör- eller stångände 2 att användas vid slående borrning.

Anordningen har en rotationssymmetrisk rörformig yttervägg eller yttre rördel 11 och en rotationssymmetrisk rörformig innervägg eller inre rördel 12. De inre och yttre väggarna 12, 11 är förbundna med ett ringformigt väggparti 13 i ena änden så att en cirkulär urtagning 15 bildas för upptagning av ett rörs 1 ände. lnnerdiametern på ytterväggen 11 och ylterdiametern på den innerväggen 12 skall ha sådana mått att spaltöppningen 7 till det rör 1 som skall skyddas mot termokemisk behandling inte blir större än 0,1 mm. Under värmebehandlingen sitter locket monterat på rörets 1 ände 2. Pilar markerar ugnsatmosfärens rörelse vid ytorna.

Fig. 4 visar exempel på en uppkolad rörbit 1 som skyddats mot uppkolning i röränden (utvändigt och invändigt) med hjälp av ett lock enligt föreliggande uppfinning. Locket täcker både ändytan 14 och anslutande del av mantelytan.

Det uppkolade skiktet har en jämn övergång 6 mellan uppkolningsskiktet och den ej uppkolade änden 2. Övergångslängden är markerad med bokstaven b. Övergångslängden b på den termokemiskt behandlade ytan är längre, företrädesvis mer än dubbelt så lång som härddjupet g, än den övergångslängd som erhålls vid andra skyddsmetoder såsom doppning, målning, etc. Den yttre rördelen 11 och den inre rördelen 12 har lika längd och därigenom ger lika långt skyddat område på insidan respektive utsidan av röret 1. Med uttrycket "ej uppkolad" menas här att ytan kan ha ett försumbar förhöjning av kol, vilket i huvudsak ej påverkar värmebehandlingens resultat. 10 15 25 509 941 4 Fig. 5 visar en alternativ utföringsform av en anordning eller lock 3'. Anordningen 3' har fasade utgångar 7' både ut- och invändigt, varvid övergången mellan uppkolningsskiktet 4' (se Fig. 6) på den uppkolade delen av rörbiten 1' och den ouppkolade ytan på röränden 2' blir längre. Detta framgår av Fig. 6 där övergångslängden är angiven med bokstaven g. Längden på övergångszonen kan ställas in genom att mer eller mindre fasa innerdiametern på den yttre rördelen och likaledes fasa ytterdlametern på innerväggen hos anordningen 3'.

Vid jämförelse av de tre olika varianterna beskrivna enligt ovan gäller följande förhållande av övergångslängden för uppkolningsskiktet a Skyddslocket 3 är utformat för att passa in i en rotationssymmetrisk rör- eller stångände. Avsikten är att locket skall ha tillräcklig passning för att inte ugnsatmosfären skall tränga in alltför långt utefter den del av rörväggen som skall skyddas mot termokemisk behandling såsom t ex uppkolning. Normalt räcker det med en spalt på 5 0,1 mm. om det samtidigt är anliggning mellan rörändens tväryta och lockets botten.

Genom att fasa locket, såsom visas i Figur 5 med faserna 7', ökas spaltöppningen. Därigenom kan övergången 6' för t.ex. uppkolningsskiktet göras ännu mjukare, med längden g, än med jämntjock spaltöppning. På detta sätt erhålls gynnsamma spänningar i övergången t ex då röret eller stången utsätts för böjpåkänningar.

Alternativt kan den yttre rördelen 11 och den inre rördelen 12 har olika längd och ger därigenom olika långt skyddat område på insidan respektive utsidan av röret 1. Likaså kan innerdiametern 10 på den inre rördelen förträngas så att den termokemiska påverkan på insidan av röret 1 blir mindre än på rörets utsida. 10 15 20 25 5 509 941 Locket skall vara tillverkat av ett material som inte påverkar sammansättningen i rörytan. Företrädesvis användes keramiskt material eller stål som har en sammansättning som jämviktsmässigt passar med stålet i röret.

Locket placeras antingen ovanpå de stående rörändarna så att locket faller ner av sin egen tyngd mot rörets tväryta eller också kan röret ställas i locket. Hålet genom locket medför att terrnokemisk behandling även erhålls invändigt i röret på de ytor som invändigt inte skyddas av locket. Genom att göra hålet i locket litet kan uppkolningsdjupet invändigt påde icke skyddade ytorna göras mindre än på de utvändigt oskyddade ytorna. _ Metoden avser att applicera ett lock på den del av röret som inte skall behandlas termokemiskt. Metoden för att maskera metallelement vid terrnokemisk ytbehandling, såsom uppkolning eller nitrering, består av följande steg: anordna ett metallelement, såsom ett borr-rör eller en borrstång, varvid elementet har en i huvudsak avlång grundform och minst en fri ände samt en central kanal för spolmedel, anordna ett lock vilket är i huvudsak geometriskt anpassat till elementets fria ände, bringa locket och elementets fria ände till anliggning mot varandra, placera locket och elementet i en ugn innefattande lämplig ugnsatmosfär och lämplig temperatur för värmebehandling av metall, tillåt ugnsatmosfären att delvis tränga in mellan locket och elementet så att värmebehandlingen successivt avklingari riktning mot den fria änden och kyl locket och elementet till rumstemperatur samt plocka bort locket från elementet.

Därefter är metallelementet anpassat för att friktionssvetsas till en gängad del eller en borrkrona för slående borrning.

Det är flera fördelar med denna metod, såsom snabb applicering och avlägsnande av skyddet, god reproducerbarhet av skyddseffekten, möjlighet att variera övergången mellan den termokemiskt behandlade ytan och den obehandlade ytan, möjlighet att variera terrñokemiska behandlingen på insidan av röret och möjlighet att styra övergångens längd och utseende.

Claims (6)

10 15 20 25 509 941 6 Patentkrav

1. Metod för att maskera borrelement för slående borrning vid termokemisk ytbehandling, såsom uppkolning eller nitrering, varvid metoden består av följande steg: -anordna ett borrelement (1;1'), såsom ett borr-rör eller en borrstång, varvid elementet har en i huvudsak avlång grundform och minst en fri ände (2;2') samt en central kanal för spolmedel, -anordna ett lock (3;3') vilket är i huvudsak geometriskt anpassat till elementets fria ände (2;2') -bringa locket och elementets fria ände (2;2') till anliggning mot varandra, -placera locket och elementet i en ugn innefattande lämplig ugnsatmosfär och lämplig temperatur för värmebehandling av metall, -tillåt ugnsatmosfären att delvis tränga in mellan locket och elementet så att värmebehandlingen successivt avklingar i riktning mot den fria änden (2;2') och så att en övergångszon (6;6') bildad av värmebehandlingen blir utdragen, -kyl locket och elementet till rumstemperatur och i -plocka bort locket från elementet.

2. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att följande ytterligare steg utföres: -friktionssvetsa elementet till en gängad del eller en borrkrona.

3. Borrelement för slående borrning såsom ett borr-rör eller en borrstång tillverkad enligt metoden beskriven i patentkrav 1, varvid elementet (1;1') har en i huvudsak avlång grundform och minst en fri ände (2;2') samt en central kanal för spolmedel, varvid härdade partier (4) med ett första härddjup (d) är anordnade åtminstone delvis på elementets mantelyta, varvid ej härdade partier är anordnade åtminstone delvis vid nämnda fria ände (2;2') varvid en övergångszon (6;6') i längsriktningen mellan härdat och ej härdat material har en första längd (b,c), k ä n n e t e c k n at av att övergångszonens (6;6') första längd (b,c) är större än det första härddjupet (d). 10 7 509 941

4. Borrelement enligt krav 3, k ä n n e t e c k n at av att övergångszonens (6;6') första längd (b,c) är åtminstøne dubbelt så lång som det första härddjupet (d).

5. Borrelement enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n at av att det är rör- eller stång-formigt.

6. Borrelement enligt krav 3, 4 eller 5, k ä n n e t e c k n at av att den fria änden är ansluten till en gängad del eller en borrkrona medelst en friktionssvets.