Способ обработки стальных изделий

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий пластическое деформирование их поверхности и последующее нанесение хромового покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности изделия и износостойкости покрыл1Я, в процессе пласттеского деформирования на изделия дополнительно воздействуют усилием, равным 0,9-0,99 предела текучести материала, при этом направление усилия противоположно направлению зксплуатационных напряжений. сл с

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 С 25 О S36

/:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ ""

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ (21) 347! 225/22-02 (22) 21.07.82 (46) 15.10.84. Бюл. У 38 (72) В. П. Остроумов, В. И. Крылов, В. Н. Быстров, В. Н. Францев и M. И. Каплин (71) Московский технологический институт

Министерства бытового обслуживания РСФСР (53) 621.357.7:669.268 (088.8) (56) 1. Хлебников Б. И. и др. Хромирование алмаэовыглаженных поверхностей. — В кн.: Тидродинамика и явления переноса в двух фазных дисперсных системах", Иркутск, 197S, 128-133.

2. Авторское свидетельство СССР N 82521, кл. С 21 О 7/04, 1949...SU„„118717 А (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ

ИЗЛЕЛИЙ, включающий пластическое дсформирование их поверхности и последующее нанесение хромового покрытия, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности изделия и износостойкости покрытия, в процессе пластического деформирования на изделия дополнительно воздействуют усилием, равным 0,9-0,99 предела текучести материала, при этом направление усилия противоположно направлению эксплуатационных напряжений.

1О

1 1118

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано дпя повышения усталостной прочности и износостойкости стальных деталей с твльваническимии покрытиями.

Известен способ обработки стальных изделий, включающий пластическое деформирование поверхности, например, алмазным выглаживанием и последующее нанесение хромового покрыл ия (1) .

Однако данный способ упрочнения поверхности иэделия не позволяет достигнуть высоких значений усталостной .прочности изделия и износостойкости покрытия. Хромовые покрытия не обладают хорошей адгеэией и .. осаждаются дендритными, что ограничивает возможность применения способа для деталей, работающих в условиях действия многократных циклических нагрузок, а также в парах трения.

Наиболее близким к изобретению является способ обработки стальных изделий, включающий пластическое деформирование их новерхности и последующее нанесение хромового покры тия (2) .

Пластическое деформирование осуществляют накаткой роликом поверхности изделия цилиндрической формы. Перед операцией нанесения гальванического хромового покрытия производят поверхностный наклеп тех участков зо которые предназначены для хромирования.

717 2 усилия противоположно направлению эксплуатационных напряжений.

Способ осуществляют следующим образом.

Изделие, например, цилиндрической формы, нагружают механически., В нагруженном состоянии осуществляют накатку роликом, например, при удельном давлении 800 — 1200 Mlle и наносят гальваническое покрытие. Изделие нагружают приложением сил, равных 0,9-0,99 предела текучести материала изделия и создающих в поверхностном слое его напряжения, противоположные по направлению и равные по величине максимальным напряжениям, возникающим в изделии в эксплуатационных условиях при действии циклических нагрузок.

Ориентированные приложенными силами напряжения поверхностного слоя детали фиксируют пластическим деформированием поверхности.

Верхней границей значения закручивающего усилия является усилие, при действии которого достигаются напряжения, соответствующие пределу текучести материала детали. Прово- дить обработку по. предлагаемому способу с усилиями скручивания, превышающими верхнюю.границу (099), нецелесообразно из-за значительных пластических деформаций детали, Наряду с этим максимальная эффективность способа проявляется при значениях усилий скручивания максимально близких к верхней (0,9 — 0,99).

Пример. На токарный станок с закрепленной на резцедержателе роликовой наНедостатком известного способа является низкая усталостная прочность и износостойкость хромированных деталей, работающих в режиме циклических нагрузок. Это объясняется

35 тем, что в результате действия циклических, нагрузок появляются упругопластические деформации, создающие напряжения растяжения . или сжатия в поверхностном слое детали. Цик- <40 лическое изменение деформаций и напряжении < в поверхностном слое деталей влечет за собой нарушение кристаллических связей основного металла с металлом покрытия, приводит к образованию трещин, появлению дополнительньЫ концентраторов напряжений и отслаиванию

45 покрытий, что снижает предел усталостной прочности и износостойкости детали.

Цель изобретения — повышение усталостной прочности изделия и износостойкости покрытия., 50

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки стальных изделий, включающему пластическое деформирование их поверхности и последующее нанесение хромового покрытия, в процессе пластического де- . 55 формйрования на изделия дополнительно воздействуют усилием, равным 0,9 — 0,99 предела текучести материала, при этом направление каткой устанавливают вал диаметром 20 мм из стали, содержащей 0,49% утлерода после отжига, с пределом текучести при татическом кручении порядка 200 MIIa. Крутящий момент

М, вызывающий пластическое деформирование изделия, равен 1б0 Н м. Затем вал приводят во вращение с угловой скоростью

40 об/с и роликовой накаткой осуществляют пластическое деформирование с удельным давлением ролика на деталь 1000 МПа при скорости подачи роликовой накатки вдоль вала

0,1 — 0,2 мм/об. В конце прохода отводят роликовую накатку от .вала, выключают привод вращения детали, снимают деталь, затем проводят обезжиривание, промывку в воде и наносят покрытие, Нанесение гальванического хромового покрытия проводят нз электролита, содержащего хромовый ангидрид 250 г/л и серную кислоту 2,5 г/л. Процесс проводят, поддерживая температуру раствора 45 — 50 С.

Погружают деталь в гальваническую ванну, устанавливают плотность тока 40 А/дм . При продолжительности процесса 25 мин получают покрытие толщиной 10 мкм.

Предел выносливости определяют по появлению микро- и макротрещин на поверхности t

Предел выносливости в течение 10

2 циклов (средний по 3 обрядам) МН/м

Величина

Отношение к моменту текучести (M ), М„/M скручива-. ющего момента (М„), Н.м

Износ покрытия, мкм/ч

Направление М „„ противоположно рабочему моменту

Направление

М „совпадает с рабочим моментом

102

18

145

085

136

66

158

0,9

62 .. 15

162

152

095

53

158,4

162

0,99, 160

16.52

160

1,0

138;

176

Составитель 10. Липатов

Техред Т. Дубннчак.

Корректор О. Тигор

Подписное

Редактор В. Ковтун

Заказ 7382/21 Тираж 632

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113835, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 111871 иэделий, подвергнутых кручению с изгибом . в течение 10 циклов.

Сравнительные испытания на износостойкость производили на машине трения, работающей по схеме ролик колодка. В качестве вращаю5 шихся образцов испольэовали ролики иэ стали

45 диаметром 13 мм, в качестве неподвижных образцов — колодки из той же стали.

Давление прижатия образцов 10 МПа. В процессе испытаний в зону трения образцов пода-1ð валось масло И-20. Испытания проводили до выхода на установившийся режим, т. е. до установления стабильных значений температуры образцов и момента трения. Часовой суммарный линейный износ образцов определяли при рабо-. !Ъ

7 4 те в установившемся режиме. Для сравнения определяли свойства образцов, обработанных по известному способу (прнмер).

Результаты испытаний приведены в таблице.

Применение изобретения, как показали испытания деталей класса "вал", например направляющих и штоков литьевых машин, позволяет повысить усталостную прочность в 1,5 — 2 раза с одновременным повышением износостойкости деталей на 10 — 15%.

Способ может быть использован в. машиностроении при изготовлении деталей машин, испытывающих циклические нагрузки, что значительно увеличит срок их службы.