Способ поверхностного упрочнения изготовленных из ферромагнитных материалов зубчатых колес и устройство для его осуществления

Способ поверхностного упрочнения изготовленных из ферромагнитных материалов зубчатых колес и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к тем областям машиностроения, в которых производится поверхностное деформационное упрочнение изготавливаемых колес, используемых в дальнейшем в зубчатых зацеплениях, а также к применяемым для осуществления такого рода технологий устройствам.

Известен способ поверхностной обработки, при выполнении которого на обрабатываемую поверхность изделия воздействуют с использованием сразу двух технологических факторов:

- во-первых, при помощи деформации, выполняемой накатным инструментом,

- во-вторых, за счет осуществляемого переменным магнитным полем перемагничивания обрабатываемых структур, входящих в состав образующей металл кристаллической решетки.

Совместное применение указанных выше факторов обеспечивает получение качественно новых характеристик у формируемых с их помощью ее фрагментов, размещенных в подвергнутых воздействию наружных слоях металла.

То есть благодаря использованию в указанном выше методе обработки сразу двух искусственно созданных волновых процессов в сформированном тонком упрочненном слое создаются новые фазы - прослойки из смеси мелких зерен мартенсита и цементита. Наличие факта появления этих структур приводит к существенному улучшению получаемых физико-механических свойств у проходящих через указанный вид обработки изделий (см. а.с. 1668119, В24В 39/00 от 13 апреля 1989 г., СССР «Способ упрочнения стальных изделий и устройств для его осуществления»).

Применяемое для проведения такого рода известной обработки устройство представляет собой замкнутый цельный прямоугольный магнитопровод с расположенными на нем наружными электрическими обмотками-катушками.

Обрабатываемое изделие, а также конец державки с накатным инструментом размещают в зазоре, остающемся между телом такого магнитопровода и самим обрабатываемым изделием.

Однако следует отметить, что указанному выше известному способу и применяемому для его осуществления устройству присущи следующие недостатки.

В силу появления значительных воздушных зазоров между контуром используемого магнитопровода и поверхностью проходящих обработку изделий, резко возрастает величина магнитного сопротивления, определяющая значение получаемых в зоне обработки параметров генерируемого там магнитного поля.

При таком размещении конструктивных элементов магнитного контура и обрабатываемой детали до ее наружных участков, на которых проводится упрочняющая обработка, в этом случае доходит только незначительная часть генерируемого магнитопроводом потока (т.е. только поток так называемого «рассеивания»). Основная же часть формируемого в устройстве магнитного потока полезного практического применения в процессе осуществления обработки при помощи этого известного технического решения так и не находит. В случае его использования обрабатываемое изделие оказывается вынесенным далеко за пределы формирующего магнитный поток контура и является чужеродным для него элементом с всеми вытекающими из этого последствиями.

Следует указать еще и на то, что контроль за напряженностью используемого переменного магнитного поля, а также регулировка получаемых в процессе выполнения упрочнения ее значений, в известном техническом решении осуществляется, исходя из величин, замеряемых на самом магнитопроводе.

Наличие этого обстоятельства не позволяет обеспечить оптимальные условия для протекания фазовой структурной перестройки в кристаллических решетках, входящих в состав такого обрабатываемого поверхностного слоя. Это объясняется прежде всего тем, что в силу наличия действия целого ряда физических факторов, необходимая величина напряженности магнитного поля, замеряемая непосредственно в зоне проведения деформации, может оказаться существенно меньше аналогичной, но созданной в теле самого магнитопровода на один, два и даже три порядка.

Таким образом, наличие достаточно высокого значения напряженности магнитного поля в теле используемого магнитного контура не гарантирует, что в самой зоне, где происходят фазовые преобразования, она будет иметь необходимую для создания условий оптимального протекания этого процесса величину.

Наличие всех перечисленных обстоятельств не только оказывает отрицательное влияние относительно величины уровня необходимых для осуществления процесса энергозатрат, но и создает предпосылки для того, чтобы получаемые в ходе обработки результаты не отличались высокой стабильностью. Т.е. вновь созданный в ходе упрочнения при помощи этого известного способа модифицированный слой может оказаться очень тонким (0,1-0,3 мм), а твердость формируемых в нем структур оказывается недостаточной, чтобы удовлетворять предъявляемым конструкторской документацией требованиям.

Ситуация изменяется к лучшему, если для такого рода обработки использовать другое известное техническое решение (см. патент №2385796 «Способ поверхностной обработки изделий из ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления», РФ, В24В 39/04, опубликовано 10.04.2010 г. - далее прототип).

Указанные выше недостатки другого указанного ранее известного технического решения ликвидируются при его применении за счет использования набора из следующих отмеченных ниже технических признаков:

- при осуществлении деформации вращающейся вокруг своей оси детали перемещающимся по ее наружной поверхности накатным инструментом, от начала детали до ее конца, на зону, формируемую на участках созданного указанными выше элементами системы контакта, воздействуют с помощью переменного магнитного поля,

- напряженность воздействующего на эту зону генерируемого применяемой составной системой переменного магнитного поля, составляет 1·10⁵-1·10⁶ А/м, а частота его колебаний находится в границах предела в 20-70 Гц,

- само же упрочняемое при осуществлении обработки изделие вместе с контактирующей с его поверхностью накатным рабочим инструментом образует соединительное замыкающее звено для применяемой для генерации и создания магнитного потока составной системы.

Устройство для осуществления такого известного способа (прототипа) включает в свой состав собранные в пакеты отдельные пластины из магнитопроводящего материала, стыкуемые по линии разъема с формированием при этом прямоугольного замкнутого контура.

В теле составляющих указанный контур отдельных деталей размещены три электрические обмотки-катушки, выполняющие функции соленоидов. Электрические обмотки-катушки соединены с соответствующими фазами внешнего источника их питания. Закрепление рабочих элементов контура на линии разъема осуществляется при помощи эксцентрикового поворотного кулачкового механизма.

В одном из входящих в состав контура рабочем элементе выполнен сквозной паз, габариты которого обеспечивают установку в нем самого обрабатываемого изделия. В известном устройстве в специально выполненной в теле магнитопровода полости осуществляется монтаж гильзы, в которой, в свою очередь, размещается державка с накатным инструментом.

Кроме того, в таком известном устройстве в магнитопроводе, на противоположном от державки конце паза, устанавливается опора, конец которой в процессе перемещения магнитного контура по обрабатываемому изделию может проскальзывать по его поверхности.

За счет использования в перечисленных выше особенностей выполнения способа, а также конструктивных отличий применяемого для его осуществления устройства, удается существенно интенсифицировать процесс перемещения потока дислокации и захватываемых им лежащих на путях его прохождения атомов углерода, направленного от середины объема изделия к периферийным его слоям.

Под воздействием указанных выше факторов при выполнении предлагаемого способа обеспечивается формирование в поверхностных слоях обрабатываемого металла новых фазовых структур (цементит плюс мартенсит), имеющих достаточно большую толщину (до 2 мм) и обладающих высокими показателями поверхностной твердости (HRC до 70 ед.)

Однако этот известный способ - прототип также имеет хорошо заметные существенные недостатки.

К последним следует отнести прежде всего тот факт, что при его применении невозможно обеспечить проведение упрочнения таких сложнопрофилированных изделий, к числу которых можно отнести колеса, входящие в состав зубчатых зацеплений. Последние нашли широкое распространение во всех отраслях промышленного производства, и задача повышения их эксплуатационного ресурса на данный период времени является достаточно актуальной. Особенно большой «букет проблем» в этом случае выявляется при попытках осуществления с применением такого рода известной технологии деформационного воздействия на наружные слои металла, образующие отдельные элементы изделий, имеющие сложнопрофилированную поверхность. Последние могут размещаться как на входящих в состав профиля зуба эвольвентных его участках, так и на других, тоже принадлежащих ему же зонах (вершине зуба, ножке зуба, межзубцовой впадине). Суть возникающих затруднений при попытках применения этого известного способа для проведения обработки сложных пространственных элементов поверхности зубчатых колес, например, эвольвентного профиля, прежде всего будет заключаться в том, что при его выполнении невозможно изготовить необходимую для этого оснастку. Последняя должна обеспечить перемещение находящегося в зоне влияния магнитного контура накатного инструмента по всем составляющим такую поверхность участкам как и по эвольвенте, так и по разделяющим один зуб от другого канавкам, а также и по его вершине.

Обеспечивающее такого рода перемещения накатника приспособление, в случае, если возникнет настоятельная необходимость его использования, получилось бы настолько сложным, что его изготовление и последующая эксплуатация была бы связана с такими затратами, что их наличие сразу же отнесло эту технологию к категории «экономически нецелесообразных».

Кроме того, в указанном выше известном техническом решении для формирования в наружных слоях новых твердых фазовых цементитных структур используется принцип организации перемещения составляющего их строительного материала, извлекаемого непосредственно из более глубоко лежащих под ними внутренних слоев металла (последние расположены как бы рядом с «сердцевиной» изделия). Т.е. налицо ситуация, заключающаяся в преимущественном использовании только одних внутренних ресурсов для получения последних. Наличие этого обстоятельства не дает возможности проведения повышения толщины получаемых обработкой новых структурных слоев до значений, составляющих несколько десятков миллиметров. Например, осуществление формирования на поверхности входящих в зацепление зубьев колеса цементитного слоя толщиной 30-50 мм.

Для устранения перечисленных выше существенных недостатков в предлагаемом способе, а также и в применяемом при его исполнении устройстве, используется ряд новых технических признаков. Суть последних излагается ниже. Применение их обеспечивает получение в процессе осуществления упрочняющей обработки предлагаемым способом требуемого положительного эффекта.

Целью изобретения является повышение степени надежности работы применяемых в устройствах и механизмах в качестве необходимых их конструктивных составляющих и используемых в последних элементов зубчатых зацеплений, а также существенное продление эксплуатационного ресурса указанных выше изделий.

Возможность же получения указанного выше положительного эффекта обеспечивается прежде всего тем, что применяемая для деформации поверхностных слоев в элементах сложнопрофилированных обрабатываемых изделий и используемая для осуществления указанной цели оснастка имеет достаточно простое конструктивное исполнение.

Кроме того, для увеличения толщины формируемого на этих элементах изделий поверхностного слоя из цементита, деформацию последних выполняют при участии в проведении этого процесса дополнительных «доноров», поставляющих в зону выполнения структурных преобразований атомы углерода. В роли последних выступает сам применяемый в процессе обработки один из используемых для ее проведения накатных инструментов.

Таким образом, достижение указанной выше цели обеспечивается тем, что предлагаемый способ поверхностного упрочнения изготовленных из ферромагнитных материалов зубчатых колес включает в себя приложение к наружной поверхности вращающегося изделия деформирующего усилия. Указанное усилие создается с помощью рабочего инструмента, который перемещается вдоль всех участков поверхности их профиля. Одновременно с этим на указанные выше зоны такого контакта, возникающие в момент осуществления этого переноса по поверхности обрабатываемых деталей, воздействуют при помощи переменного магнитного поля. Напряженность последнего, замеренная в указанных выше областях, поддерживается в пределах 1·10³-1·10⁶ А/м, а частота его колебаний составляет 20-70 Гц. При этом само обрабатываемое изделие выполняет в процессе обработки функцию замыкающего соединительного звена в такой создающей и постоянно генерирующей магнитный поток составной системе.

Применяемое для выполнения предложенного способа поверхностного упрочнения изделий устройство состоит из замкнутого магнитопровода, выполненного из двух составляющих его половин. Эти половины сформированы из собранных в пакеты магнитопроводящих пластин и стыкуются по линии разъема. Закрепление их между собой производится эксцентриковым поворотным кулачковым механизмом. В теле каждой из составляющих этот контур детали размещена обмотка-катушка, выполняющая функции соленоида. Количество таких обмоток-катушек в контуре равно трем единицам. Каждая из этих используемых в нем обмоток-катушек имеет связь с соответствующей фазой внешнего трехфазного источника питания, применяемого для подачи на нее переменного электрического тока. В одном из составных элементов контура магнитопровода выполнен сквозной паз, габариты которого обеспечивают размещение в нем обрабатываемого изделия.

Новым в предлагаемом способе является то, что при осуществлении деформации элементов профиля обрабатываемых зубчатых колес используют два вида рабочих накатных инструментов. Один из них выполнен в виде находящегося в постоянном зацеплении с обрабатываемым изделием второго зубчатого колеса. При этом оба участвующие в процессе обработки указанные выше зубчатые колеса совершают угловые повороты относительно своих осей в течение заданного технологическим процессом промежутка времени в 0,1-0,2 ч. Второй же вид из числа применяемых в процессе обработки накатных инструментов представлен чугунной дробью с диаметром 0,1-4,0 мм. Эта дробь входит в состав применяемого при выполнении упрочнения насыпного объема, формируемого из этих элементов. Указанный выше насыпной объем размещается вокруг совершающей угловые повороты обрабатываемой колесной пары таким образом, что находящиеся во взаимном контакте группы из ее зубцов оказываются погруженными в толщу составляющих этот объем слоев. Кроме того, новизна предложенного способа состоит и в том, что насыпной объем, применяемый в качестве дополнительного накатного инструмента и формируемый входящей в его состав дробью, при выполнении упрочняющей обработки может размещаться в слоях закрывающего группы контактирующих зубьев обрабатываемой колесной пары в процессе ее вращения смазочного жидкого минерального масла.

Новым в предлагаемом устройстве является то, что выполняющие функцию обрабатываемого изделия и находящиеся в зацеплении составляющие эту пару колеса размещаются в зоне воздействия генерируемого контуром переменного магнитного поля. Эти колеса снабжены осями, при помощи которых осуществляется их установка в применяемом при проведении обработки корпусе. С участием указанных выше элементов конструкции обеспечивается вращение колес в процессе периодически выполняемого изменения их углового положения. Одна из таких осей имеет кинематическую связь с внешним приводом, осуществляющим передачу к ней такого рода движения с заданной скоростью. Указанная выше колесная пара размещается внутри установленного в этом сквозном пазу контура полого корпуса. Полость его заполнена окружающими эти ее зубчатые элементы со всех сторон слоями, состоящими из чугунной дроби.

В силу наличия всех этих перечисленных выше новых существенных технических признаков в применяемом для проведения поверхностного упрочения способе, а также и в конструкции используемого для его исполнения устройства, при осуществлении процесса обработки выявляется целый ряд особенностей, с помощью которых обеспечивается возможность выполнения последней на применяемых в составе пары зацепления и образующих ее зубчатых колесах.

Процесс упрочнения поверхностного слоя на составляющих зубчатое колесо элементах его профиля в указанном выше случае будет протекать следующим образом. Перед началом осуществления процесса обработки зубчатые колеса 3 и 4 надеваются на оси 5 и 6, с помощью которых создаются условия для выполнения их последующего вращения в составе формируемого с их использованием зубчатого зацепления. После этого осуществляется монтаж последних в корпусе 7 с применением специально выполненных в его стенках для этой цели подшипниках скольжения (на чертеже не показаны). Для создания максимально возможной степени удобства проведения их установки, корпус 7 может иметь продольный разъем (на чертеже не показан). После окончания указанного выше этапа размещения колес 3 и 4 во внутренней полости корпуса 7, последняя заполняется насыпным объемом, состоящим из чугунной дроби 8. Засыпка входящих в этот объем частиц осуществляется в количестве, обеспечивающем заполнение полости корпуса 7 вплоть до достижения с их помощью величины его горизонтального уровня, расположенного на высоте, составляющей 60-70% от соответствующего габаритного размера обрабатываемой детали (т.е. наибольшего диаметра одного из размещенных в корпусе 7 колес). Таким образом, засыпаемый в полость корпуса 7 насыпной объем, состоящий из дроби 8, заполняет ее большую часть, покрывая своими составными слоями практически все элементы профиля, принадлежащие наружной поверхности обрабатываемых элементов применяемой для передачи вращательного движения установленной там колесной пары.

В состав указанных выше элементов входят осуществляющие такое зацепление группы зубьев 9, образующие зубчатые венцы, принадлежащие как ведущему колесу 3, так и ведомому 4, которые и составляют эту пару. После окончания такого подготовительного этапа производится размещение всего этого сформированного сборного узла в выполненном в одном из составных элементов магнитного контура сквозном пазу «В» (см. фиг.1).

В процессе установки последнего между гранями, составляющими контур рабочих элементов 1, и наружной боковой поверхностью корпуса 7 формируются заполненные воздухом зазоры «а» (см. фиг.2), наличие которых обеспечивает возможность проведения такого монтажа в процессе его выполнения. Обрабатываемая колесная пара ориентируется относительно охватывающих боковую наружную поверхность корпуса 7 рабочих элементов 1 применяемого магнитного контура так, чтобы сама зона взаимного контакта, в которой осуществляется зацепление входящих в нее колес 3 и 4, располагалась рядом с вертикальной линией, разделяющей последние по ширине на две равные половины. Соблюдение этого условия обеспечивает в дальнейшем при включении контура в электрическую цепь возможность получения оптимальных условий для протекания необходимых фазовых преобразований в составляющих зубчатые элементы 9 слоях металла.

После установки указанным выше образом контура в рабочее положение осуществляется подключение всех трех входящих в его состав обмоток-катушек 2 к соответствующим фазам внешнего источника подачи электрического питания (на чертеже не показан). Кроме того, одновременно с этим при помощи вступившего в работу внешнего привода ось 5 и вместе с ней и само колесо 3 начинают выполнять процесс вращения.

Группы контактирующих друг с другом зубцов 9, расположенных на зубчатых венцах колес 3 и 4, в процессе его осуществления изменяют первоначально заданное свое угловое положение. При этом такого рода элементы колесной пары будут неизбежно перемещаться по участкам поверхности профиля последних, на которых и возникают периодически меняющие свои пространственные координаты зоны формирующегося тесного взаимного контакта. Т.е. попросту говоря, наружные поверхности зубьев 9 колес 3 и 4 в указанные моменты времени, осуществляя процесс взаимного скольжения по кривой эвольвенте, будут генерировать волну деформации, с помощью которой и создаются протекающие в составляющих эти наружные слои кристаллических решетках необходимые искажения их первоначальной структуры. Таким образом, осуществляя угловое перемещение входящих в зацепление зубчатых колес с заданной скоростью, можно сформировать во входящих в объем зубцов 9 поверхностных слоях металла пакеты перемещающихся по ним дислокаций. В этой ситуации каждое из входящих в такую пару колес - как ведущее, так и ведомое, выполняет функцию накатного рабочего инструмента.

Генерируемая в процессе проведения их взаимного вращения волна пластической деформации «пробегает» по всем составляющим зонам участвующего в зацеплении профиля отдельно взятого зуба 9. Как было уже отмечено выше, участки, на которых выполняется указанное выше взаимное «сдавливание» объемов металла, составляющих работающие в контактной паре такие конструктивные элементы, располагаются только вдоль эвольвенты. Остальные зоны зуба - его вершина, основание ножки, впадина между зубцами, из процесса осуществления цикла деформации попросту выпадают. Эти указанные выше элементы профиля зуба 9 при выполнении цикла зацепления колесами 3 и 4 отстоят на достаточно больших расстояниях относительно друг друга, и вследствие этого оказать какое-либо воздействие на входящие в их состав слои металла попросту не могут. Для того, чтобы осуществить пластическую деформацию и в этих частях объема металла зуба 9, используется помещенный в полость корпуса 7 насыпной объем, состоящий из чугунной дроби 8. Последняя переносится наружной поверхностью зубчатого венца, принадлежащего любому из числа входящих к состав пары колес 3 и 4, либо попадая в расположенное между контактирующими зубами 9 пустое пространство (см. фиг.3), либо просто скользя вдоль поверхности других, аналогичных указанным выше элементам его профиля «вхолостую» передвигающихся в этом же самом насыпном объеме.

И в том и в другом случае, в процессе выполнения такого рода передвижения, тело контактирующей с ними дроби 8, расположенное среди других «дробинок» в толще составляющих общую насыпную массу слоев, оказывает определенное сопротивление попыткам передвинуть его в новое положение относительно точки своего первоначального размещения.

Кроме того, при захвате поверхностью зуба 9, осуществляемого в контактной зоне, дробь 8 перекатывается под действием сил гравитации по составляющим участкам его профиля, пытаясь вновь занять свое крайнее нижнее положение.

Как при скольжении зерен дроби 8 вдоль поверхности всех элементов профиля зуба 9 (включая основание зуба, его вершину, межзубцовую впадину), так и при падении последних при достижении определенной высоты подъема в зоне зацепления, протекают соответствующие процессы пластической деформации в поверхностных слоях металла, принадлежащих указанным выше составляющим любого отдельно взятого такого рода конструктивного элемента.

Следует обратить внимание еще и на то обстоятельство, что деформация на эвольвентных участках поверхности профиля любого зуба будет протекать с большей интенсивностью, чем на остальных составляющих этот же профиль его зонах.

Это объясняется тем, что величина нагрузок, возникающих в указанных выше областях его поверхности в момент «проворачивания» стыкуемых колес, заведомо превышает ту, что обеспечивается за счет скольжения дроби 8 "вхолостую" по плоскости остальных входящих в состав работающего зуба 9 элементов его профиля.

Т.е. самые тяжело нагруженные участки профиля зуба 9 - «эвольвента» повергаются как бы «двойному» деформирующему воздействию. Одно из них проводится с помощью «надавливающей» на последние контактной поверхности зуба второго, работающего в паре зацепления элемента, а второе - зернами дроби 8, скользящими и ударяющими по ним же в процессе осуществления вращательного перемещения этих же входящих в зубчатую пару колес.

В результате всего этого эвольвентные участки каждого зуба 9 как бы обрабатываются в «два прохода». Остальные же его составляющие элементы подвергаются упрочнению с применением только одного единственного «прохода».

В силу действия указанных выше причин обеспечиваемая выполнением процесса упрочнения толщина вновь созданного слоя «цементита» имеет неодинаковую величину глубины такого покрытия на различных участках поверхности профиля зуба 9. Наиболее «толстая» в силу действия указанных выше факторов его прослойка покрывает всю область эвольвенты как саму ее середину, так и оба ее конца. Более тонкие слои последнего расположены в зонах, размещенных около вершины, основания ножки зуба и межзубцовой впадине (см. фиг.4). Колебания толщины слоев полученного обработкой цементита, сформированных после ее окончания на разных участках профиля зуба, составляют 15-30%.

Сама структурная перестройка кристаллической решетки в наружных слоях указанных выше конструктивных элементов в момент осуществления ее пластической деформации может быть выполнена только при условии одновременного воздействия на последнюю в этот же самый момент времени другого мощного энергетического фактора. В качестве последнего используется создаваемый в контуре устройства мощный магнитный поток.

Без его участия задачу формирования новой структурной фазы в исходной кристаллической решетке, входящей в состав наружных слоев металла, которые формируют сам этот профиль обрабатываемых изделий, решить было бы невозможно.

Формирование применяемого при упрочняющей обработке магнитного потока в предлагаемом способе производится следующим образом. При включении обмоток-катушек 2 во внешнюю трехфазную сеть подачи переменного электрического тока на каждую из трех последних поступает соответствующее питание.

Так как размещение указанных выше элементов конструкции выполнено непосредственно в теле магнитопроводящих рабочих элементов, то в момент поступления на обмотки-катушки электрического тока, в связи с тем, что они выполняют функции соленоидов, вокруг них формируются индивидуальные магнитные поля.

Учитывая то, что от каждой входящей в состав схемы источника питания фазы на отдельно взятую обмотку-катушку подается переменный ток, то и создаваемое в объеме металла, окружающим каждую из трех обмоток-катушек, магнитное поле тоже будет переменным.

Вследствие того, что составляющие посылаемые этими фазами пакеты синусоидальных импульсов генерируемого ими переменного тока в каждой из них будут иметь угловые сдвиги относительно таких же соседних, то формирующиеся в зонах установки обмоток-катушек магнитные поля еще как бы осуществляют «вращение» в той области, где они возникли. В силу того, что все три обмотки-катушки 2 размещены в магнитопроводящих рабочих элементах 1, скомпонованных в единый замкнутый контур, то с их помощью обеспечивается «слияние» указанных отдельных индивидуальных полей в единое суммарное. Такое сформированное за счет объединения последних суммарное магнитное поле будет иметь все тот же набор характерных признаков, которыми они обладали на самых первоначальных этапах своего возникновения.

В связи с тем, что сквозным пазом «В», выполненным в одном из рабочих элементов 1 контура, последний разделен на две одинаковые половины, генерируемый в нем суммарный магнитный поток тоже будет наделен комплексом присущих только ему отличий. Стремясь объединить разорванные пазом «В» части контура в единое целое, создаваемый в контуре поток как бы выполняет «прыжок» через разделяющие его половины пространство, т.е. через паз «В». При этом он стремится пройти внутри него по траектории, очертаниями напоминающей своеобразную замкнутую «петлю», стягивающую указанные выше половины в единое целое. В процессе осуществления «перелета» через область пространства, принадлежащую пазу «В», для минимизации возможных энергетических потерь, этот поток будет использовать расположенные в ней элементы устройства (такие, как стенки корпуса 7, насыпной объем из зерен дроби 8, составляющие зубчатую пару колеса 3 и 4) в качестве «опорной ступеньки». Отталкиваясь от нее, он в состоянии совершить указанный проход через паз «В», практически не теряя необходимую для этого энергию.

Сокращение ее затрат при осуществлении этого указанного выше действия обусловлено прежде всего тем, что суммарное магнитное сопротивление входящих в указанный выше сборный узел и выполненных из металла элементов устройства будут значительно ниже значений этого же параметра в случае необходимости преодоления сформированным в том же контуре потоком пустого пространства, заполненного одним только воздухом.

Исходя из всего этого, можно прийти к заключению, что входящие в состав зубчатой пары упрочняемые колеса 3 и 4 в процессе генерации магнитным контуром проходящего через всю составную магнитную систему потока, выполняют в последней функцию соединительного замыкающего ее звена.

Наличие действия указанного выше фактора обеспечивает максимально возможную для этих условий концентрацию силовых линий создаваемого в устройстве переменного магнитного поля непосредственно в самой зоне выполнения упрочняющей обработки. Это, в свою очередь, позволяет значительно увеличить интенсивность проведения процесса фазовой перестройки структур в кристаллической решетке, входящей в состав упрочняемых наружных поверхностных слоев, образующих в конечном итоге сам профиль обрабатываемых изделий. При более подробном рассмотрении всех факторов, влияющих на саму конфигурацию магнитного потока, пересекающего область в пазу «В», заполненную применяемыми в устройстве конструктивными элементами, необходимо обратить внимание еще и на наличие следующих обстоятельств. Получаемый в указанной зоне его суммарный результирующий вектор, с помощью модели поведения которого можно получить наглядное представление о протекающих в этой области процессах, совершает в ней, исходя из наличия целого ряда условий, определяющих конфигурацию формируемого в контуре магнитного ноля, колебательные угловые пространственные перемещения с заранее заданной частотой (20-70 Гц).

Если мысленно соединить точки конечного нахождения его конца, перемещающегося в указанной выше зоне, в течение определенного промежутка времени, при помощи набора проходящих по этим же точкам кривых линий, то полученная с их помощью фигура будет иметь очертания трехкоординатного пространственного эллипсоида (см. зону «Д» на фиг.2). Этот «эллипсоид» целиком размещается в области, в которой осуществляется процесс упрочняющей обработки. Т.е. его объем «включает» в себя те группы зубцов 9, принадлежащих колесам 3 и 4 (см. фиг.3), которые в данный момент времени вступают в непосредственный тесный взаимный контакт друг с другом, обеспечивая тем самым возможность формирования между ними необходимого для их вращения зацепления.

Сужение этого эллипсоида на переднем и заднем его концах определяется прежде всего увеличением создающегося в применяемой системе значения магнитного сопротивления, обусловленное неизбежным формированием в последней в процессе осуществления монтажа составляющих ее элементов в контуре, монтажных воздушных зазоров «а» (см. фиг.2).

С учетом изложенного выше, можно сделать вывод, что на активированные при помощи выполняемой в зоне обработки деформации узлы, входящие в состав лежащей близко к поверхности обрабатываемого профиля кристаллической решетки, обрушивается целая серия из формируемых таким мощным энергетическим потоком «толчков» и «ударов». (Суммарный магнитный результирующий вектор этого потока перемещается внутри объема эллипсоида «Д» (см. фиг.2), непрерывно изменяя свое пространственное положение и саму свою величину).

При этом нанесение их осуществляется по всем возможным направлениям их воздействия и сразу же со всех сторон.

Под влиянием всех перечисленных выше факторов - как выполняемой в наружных слоях металла деформации, так интенсивно протекающих процессов перемагничивания находящихся в этой же области ферромагнитных «доменов», протекает эта необходимая перестройка кристаллических структур размещенных в последних кристаллических решеток. Активированные и выведенные «ударами» и «толчками» из первоначального равновесного состояния атомы, обеспечивающие формирование входящих в состав этих решеток узлов, стремятся занять такое новое положение, в котором бы значение их собственной внутренней энергии составило минимально возможную величину.

Достижение ее гарантирует «благополучное» существование этой вновь полученной кристаллической структуры в искусственно созданных воздействием указанных выше силовых факторов, сложившихся в этой обрабатываемой зоне, новых условий физического равновесия, которые и оказывают наибольшее влияние на присутствующие в ней образования. В указанном выше случае формируемая при выполнении предлагаемого способа обработки новая кристаллическая структура в наружных поверхностных слоях металла будет представлять собой «цементит». Такого рода перестройка кристаллической решетки в другую фазу сопровождается еще процессом перетекания в области ее формирования атомов углерода и дислокации из лежащих в соседних, расположенных под обрабатываемыми, слоев металла. В случае отсутствия или при дефиците указанных выше компонентов, образование новых фазовых структур в наружных слоях металла уже происходить не будет. Задача по проведению постоянного снабжения зон, в которых непрерывно выполняется пластическая деформация наружных слоев металла, необходимым для формирования новой фазовой структуры «строительным материалом», решается следующим образом.

Генерируемые в зонах контакта поверхности обрабатываемых изделий сразу с двумя видами выполняющего там ее деформирование рабочего инструмента, и создаваемые в них «пакеты дислокации», начинают выполнять функцию «системы» направляющих потоки последних «маяков». Ориентируясь на эти маяки к указанным выше участкам профиля изделий по направлению «из центра на периферию» посылаются возникающие под воздействием интенсивно протекающего перемагничивания «ферромагнитных доменов» пакеты, в состав которых входят все необходимые для построения новой структуры фазы и составляющие ее элементы.

При этом «ядро» металла в обрабатываемом изделии теряет какое-то количество атомов углерода, а строение входящих в состав его слоев кристаллических решеток становится более правильным. Периферийная зона, принадлежащая подвергнутому процессу поверхностного деформирования обрабатываемому изделию, наоборот «насыщается» подводимыми к ней этими пакетами, состоящими из указанных выше такого рода структурных компонентов.

Вследствие наличия действия этих факторов изделие становится «твердым» с наружной его поверхности и «мягким» в самом его ядре.

Т.е. в конечном итоге происходит улучшение его эксплуатационных характеристик, выявляемое в случае его применения по прямому назначению.

Кроме применения указанного выше механизма выполнения подвода в зону деформации металла необходимых для осуществления структурной фазовой перестройки слоев металла указанных ранее «строительных элементов», при проведении упрочняющей обработки используется еще и дополнительный вариант осуществления подачи последних в эти же самые области профиля изделия.

В соответствии с ним «избыточно выделяемые» по