Способ поверхностного упрочнения металлических изделий

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для повышения работоспособности и долговечности деталей машин, эксплуатирующихся в условиях воздействия коррозионно-абразивных сред. Цель изобретения - увеличение глубины упрочненного слоя, улучшение качества поверхности и условий труда и снижение энергозатрат. Способ заключается в нагреве упрочняемой поверхности детали высокоскоростным трением с одновременной подачей технологической среды в виде насыщенного водного раствора хлоридов магния и кальция и последующем охлаждении путем теплоотвода внутрь детали. Способ позволяет уменьшить шероховатость поверхности, устранить загазованность помещения. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОИИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (l1) 4 А1 (51)5 С 21 D 1/34 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Р Е Аи."!К,;.;„:,:.,;ЦЕс ЦЛ

E. -;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4472323/3 1-02 (22) 10.08.88 (46) 30.06.90, Бюл. N - 24 (71) Физико-механический институт им, Г,В,Карпенко (72) В.В.Швец, Ю,И,Бабей, И.В.Гурей, Г.Н.Лукина и Н.И.Кобаско (53) 621.785.5(088.8) (56) Бабей Ю.И., Сопрунюк Н.Г. Защита стали от коррозионно-механического разрушения. — Киев: Техника, 1981, с. 49. (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для повышения работоспособносИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения работоспособности и долговечности деталей машин, эксплуатирующихся в условиях воздействия коррозионно-абразивных сред.

Цель изобретения — увеличение глубины упрочненного слоя, улучшение качества поверхности и условий труда и снижение энергозатрат.

Способ упрочнения стальных и чугунных изделий заключается в нагреве упрочняемой поверхности высокоскоростным трением с одновременной обработкой технологической средой и последующим высокоскоростным охлаждением (со скоростью 104 — 10 К/с) за счет теплоотвода вглубь упрочняемой детали, при этом в качестве

2 ти и долговечности деталей машин, эксплуатирукпцихся в условиях воздействия коррозионно-абразивньм сред.

Цель изобретения - увеличение глубины упрочненного слоя, улучшение качества поверхности и условий труда и снижение энергозатрат. Способ заключается в нагреве упрочняемой поверхности детали высокоскоростным трением и одновременной подачей технологической среды в виде насьпценного водного раствора хлоридов магния и кальция и последующем охлаждении путем теплоотвода внутрь детали °

Способ позволяет уменьшить шероховатость поверхности, устранить загазованность помещения. 1 табл. технологической среды применяется насьпценный водный раствор минеральных солей на основе хлоридов магния и кальция. При импульсном нагружении высокие температуры и давления сопровождающимися значительными пластическими деформациями переводят металл зоны воздействия в высокоактив- . ное состояние (повышенная концентрация атомно-структурных дефектов, характеризующихся избыточной энтальпией).

Повьппенный уровень активации металла поверхностных слоев способствует ускорению протекания процессов адсорбции и диффузии. Под действием высоких температур и давлений в водных растворах хпоридов магния и кальция увеличивается количество ионов

1574646

Н+, С1-, Mg>+, Са+, О, адсорбиру-ющнхся на ювенильных поверхностях, Водород, хлор и другие элементы, диффундируя вглубь металла, ослабляют .межатомное взаимодействие вследствие изменения электронной структуры металла, уменьшают модуль упругости, облегчая протекание пластической деформации. В результате увеличивается толщина упрочненного слоя, снижается шероховатость поверхности при данном способе обработки, а также отсутствуют пригарные ппенки.

Пример. Фрикционную обработку плоских деталей из сталей 40Х и У8А в различном структурном состоянии осуществляли на модернизированном плоскошлифовальном станке модели SPC-20à. Упрочняющий диск был изготовлен из стали 40Х в состоянии поставки и обеспечивал окружную скорость на ободе диска 60 м/с, Режимы обработки подбирали исходя из условий формирования стабильного сплошного упрочненного слоя. Таким условиям отвечают: глубина врезания диска t = 0,35 мм; поперечная пода-! чи S = 3,0 мм/дв. ход стола станка; скорость перемещения стра станка

V< = 4 м/мин. В зону. обработки подавали технологическую среду (ТС) в виде водного насыщенного раствора минеральных солей (BPMC) на основе хлоридов магния и кальция в соотношении 1: 1, .насыщенного водного раствора хлорида магния (BPM) и насыщенного водного . раствора хпорида кальция (ВРС) с помощью автономной системы.

Полученные результаты приведены в таблице.

Как следует из приведенных данных, предлагаемый способ позволяет получать слои в 1,5-1,8 раза большей толщины при одновременном улучшении качеотва пдверхности (уменьшение шероховатости и отсутствие пригарных пленок) по сравнению с прототипом.

Использование данного способа поверх-, ностного упрочнения обеспечивает

0 улучшение санитарно-гигиенических условий труда, за счет устранения загазованности помещения продуктами сгорания масла.

В процессе фрикционной обработки с использованием водного раствора минеральных солей происходит значи- . тельное снижение тангенциальной сос, тавляющей усилия упрочнения и соотt5 ветственно уменьшение энергоемкости процесса, Известно, что тангенциальная составляющая Pz усилия упрочнения как сила трения затрачивается на нагрев

2р поверхностного слоя металла, по ней рассчитывают необходимую мощность упрочнения. Чем больше сила Р, тем сильнее нагревается поверхностный слой обрабатываемой детали. Однако

25 при использовании в качестве техно-, логической среды водных растворов минеральных солей сила P существенно меньше, а толщина упрочненного слоя в 1,5-1,8 раза больше.

Формула из о брет ения

Способ поверхностного упрочнения металлических изделий, включающий нагрев поверхности трением с одновременной подачей в зону обработки технологической среды и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины упрочненного слоя, улучшения качества поверхности и условий труда и снижения энергозатрат, в качестве технологической среды используют насыщенный водный раствор солей хпоридов магния и калия.

1574646!

Материал образца, термообработка

ТС

Шероховатость

Примечания

Толщи слоя, мкм поверх ности мкм

Сталь У8А, состояние поставки

Масло 70

BPMC 190

0,63

890

810

0,52

То же

960

Масло 150

0,59

0,46

BPMC 320

750

Пригарная пленка отсутствует

То же

0,48

0,49

BPM 300

ВРС 280

42

770

Составитель Т.Бердышевская

Редактор Л.Пчолинская Техред M.Äèäûê Корректор Л.Патай

Заказ 1758 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Сталь 40Х, закалка и низкий отпуск

То же

Нормальная составля кицан силы упрочнения, Н нгенциьная со влякнцая илы упро ния, H

Пригарная пленка

Пригариая пленка отсутствует

Пригарная пленка