Способ электроискрового нанесения покрытий

 

0П ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 170781 (21) 3317570/25-08 (54) М. Кд з

В 23 Р 1/18 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 070383. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 07.0383 (ЗЗ) УДК621,9, 048 06(088 8) /

В;С. Минаков, В.С. Богданов, A.C. БорьшеР,". :БеИ ев

4 т

/ дином (72) Авторы изобретения

Ростовский-на-Дону завод-ВТУЗ при объединении "Ростсель (71) Заявитель (54) CIiOÑOÁ ЭЦЕКТРОИСКРОВОГО НАНЕСЕНИЯ OOKPUTHA

Изобретение относится к области электроискрового нанесения покрытий из металла на.токопроводящйе материалы и может быть использовано, преимущественно, для покрытия рабочей части режущих инструментов, штампов, а также трущихся частей деталей машин, работающих в обычных условиях повышенного абразивного износа.

Известен способ электроискрового нанесения покрытий, при котором изделие (катод ) закреплено неподвиж-но на рабочем столе, а электроду (аноду), по площади равному катоду, сообщают непрерывные колебания и движение подачи в направлении изделия f1l.

Недостатками указанного способа является малая производительность и то, что при его использовании нельзя получить покрытия, шероховатость поверхности которых выше б кл. Это происходит потому, что амплитуду вибраций электрода нельзя получить стабильной, что вызывает флюктуации электроискрового процесса, сопро- вождающиеся различной интенсивностью электрической искры.

Наиболее близким к предлагаемому является способ нанесения металличес ких покрытий, заключающийся в том, что между деталью-катодом и движущимся относительно него электродоманодом пропускают электрический ток, а электрод приводят в непрерывное колебательное движение в нормалЬ. ном к обрабатываемой поверхности направлении <2l.

Недостатком этого способа является его низкая производительность и то, что он также не позволяет получить шероховатость поверхности выше 6 кл. Это объясняется тему что вибрации инструмента-электрода не15 .стабильны по амплитуде, величина которой при существующей жесткости ,технологической системы: вибраторинструмент-электрод-обрабатываемое изделие - меняется в значительных, пределах и влияет тем самым в каждый данный момент на стабильность тепломассообмена, т.е. на стабильность искры. Это приводит к образованию на обрабатываемой поверхности лунок (кратеров) различной величины и ухудшению качества покрытия, Следует отметить также, что в указанных выше способах достигаемая шероховатость (6 класс) получается на самом "мягком" режиме и при мини1002124 мальной производительности. При других режимах шероховатость поверхности получается 3-4 класса и требует в большинстве случаев последующей механической обработки.

М

Целью предлагаемого изобретения является улучшение качества покрытия, достигаемое за счет воздействия на механизм образования дислокаций в материале электрода-анода с получением слоя интерметаллидов.

Поставленная цель достигается тем, что B способе электроискрового нанесения покрытий электроду-аноду сообщают поступательное перемещение относительно обрабатываемой детали- l5 катода и непрерывные колебания в направлении обрабатываемой детали, причем электроду-аноду сообщают непрерывные продольно-крутильные ультразвуковые колебания, а детали- 20 катсду — низкочастотные механические вибрации.

Частоту ультразвуковых продольнокрутильных колебаний устанавливают в пределах 18-?О кГц, а частоту низ- 5 кочастотнЫх механических вибраций

40-90 Гц.

Способ поясняется чертежом, где схематически показан процесс нанесения покрытия. ЗО

Обрабатываемую деталь 1 закрепляют в приспособлении, установленном на рабочем столе, например, вертикальнофреэерного станка. Детали сообщают низкочастотные механические вибрации с амплитудой А в горизонтальной плоскости.

Электрод 2 закрепляют нормально к иэделию на последней ступени 3 продольно-крутильной акустической системы 4, которая сообщает ему про- Жо дольно-крутильные ультразвуковые колебания с амплитудой А Р Деталь

1 и электрод 2 подключают к питающему генератору постоянного тока так, что отрицательное напряжение 45 подается на деталь, а положительноена электрод. Акустическая система 4 мощностью 2,5 кВт питается от ультразвукового генератора уЗГ-10м

ГОСТ 5.194-69. Включают питающий 5Q генератор и двигатель постоянного тока вибратора, а затем при помощи вертикальной подачи станка вводят в соприкосновение деталь с электродом и включают продольную подачу. 55

Процесс протекает при следующих электрических акустических и механических параметрах: выходное напря.жение питающего генератора постоянного тока 50-115 В; сила тока 60

0,9-2,0 А; емкость выходного контура

0,25-30 мкф; частота колебаний акустической системы 18-22 кГц при амплитуде продольно-крутильного вектора А "" "" — 7-15 мкм; частота колебаний вибратора 40-90 Гц с амплитудой r = 0,1-0,3 мм.

Укаэанным способрм получают слой покрытия 6-9 класса шероховатости при толщине покрытия 0,07-0,2 мм.

Производительность способа . 500600 мм /мин.

Изменяя электроакустические и механические параметры способа, получают покрытия .различной толщины и шероховатости.

Пример. Проводилось покрытие образца из нормализованной стали 45 размером 50.30 .5 мм. Предварительная шероховатость образца соответствовала 6 классу. В качестве наносимого покрытия использовался твердый сплав марки Т15К6.

Образец закрепляют в горизонтальной плоскости на механическом. вибраторе, установленном на рабочем столе, например, универсально-фрезерного станка Н700, у которого вместо фрезерной головки закреплена продольнокрутильная акустическая система мощностью 2,5 кВт с частотой 19,6 кГц и амплитудой продольно-крутильного вектора 11 мкм. Частота колебаний механического вибратора соответствовала 75 кц при амплитуде 0,15 мм.

Электрические параметры генератора: напряжение 110 В; сила тока — 1,75 A, емкость выходной ступени контура—

30 мкф.

При указанных параметрах было нанесено покрытие толщиной 0,15 мм и шероховатостью, соответствующей

7 кл.

Площадь 15 см укаэанного образца была покрыта в течение 3,0 мин.

Полученное покрытие матового цвета без следов прожоГов.

Мощные продольно-крутильные УЗК, проходя через электрод-инструмент, оказывают активизирующее воздействие на все механизмы образования дислокаций в его материале. Это приводит к изменению физико-механических свойств электрода. Следствием является образование в слое покрытия преимущественно интерметаллидов, которые обладают высокой износостойкостью, жаростойкостью, коррозионной стойкостью, сверхпроводимостью и др.

Рассматривая процесс за один цикл, можно выделить следующие его стадии: электрод-катод соприкасается с поверхностью детали-анода и за счет продольно крутильного движения осуществляет в месте контакта упрочняющее воздействие, при отходе электрода от поверхности детали между ними проходит искра и осуществляется тепломассообмен, т.е. материал электрода-инструммента переносится на уже активирован1002124 ную поверхность изделия. При одном цикле ультразвуковых колебаний акти- вация поверхности осуществляется за счет продольно-крутильных УЭК и представляется как удар.с поворотом электрода-инструмента о поверхность изделия, т.е. поверхность в месте контакта как бы разрыхляется. Это способствует более мощному диффузионному процессу и активации дислокационных механизмов, при следующем движении электрода на поверхности детали происходит упрочнение уже перенесенного материала.

Сообщение электроду-аноду непрерывных ультразвуковых продольно-крутильных колебаний позволяет стабиливировать вибрации электрода по амплитуде и изменить траекторию движения положительно заряженных ионов металла от анода к катоду, причем ионы металла от анода к катоду движутся не направленным пучком, а рассеянным. Это в значительной степени уменьшает высоту микронеровностей, которые образуются в результате осаждения ионов металла на деталикатода при электроискровом покрытии.

Получают 6-9 класс шероховатости поверхности покрытия. Кроме того, улучшается сплошность слоя покрытия, увеличивается его микротвердость.

Применение продольно-крутильных

УЗК значительно расширяет технологические возможности способа и придает ему универсальность, так как позволяет покрывать иэделия практи;чески любой сложной конфигурации.

В соответствии с актом испытаний установлено, что стойкость режущих инструментов, режущие кромки которых предварительно были покрыты твердым сплавом Т15К6, ВК4, ВК8 при помощи предлагаемого способа, возрастает в среднем в 2,5-3 раза.

Формула изобретения

Способ электроискрового нанесения покрытий, осуществляемый в условиях относительного перемещения электрода-анода и детали-каторга, согласно

15 которому электроду-аноду сообщают непрерывные колебания в направлении обрабатываемой поверхности, . о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества покрытия путем воздействия на механизм образования дислокаций в материале электрода с получением слоя интерметаллидов, электроду-аноду сообщают ультразвуковые продольно-крутильные колебания,. а детали-катоду - низко частотные механические вибрации в плоскости, перпендикулярной направлению продольной составляющей колебаний электрода-анода.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 474418, кл. В 23 Р 1/18, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 83933, кл. В 23 P 1/18, 1943..

1002124

Заказ 1693/б

Тираж 1104 !1одписное

ВНИИ!!И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектна", 4

Составитель М. Климовская

Редактор О. Филиппова Техред И.Коштура Корректор И. Шулла