Способ защиты цилиндрических поверхностей стальных деталей при борировании

 

Изобретение относится к металлургии , а именно к диффузионным способам обработки поверхности металлических изделий, и может быть использовано для местной защиты деталей при борировании. Цель предложенного решения - повышение надежности защиты поверхности детали от насыщения. Способ включает экранирование защищаемых участков кольцами из меди путем горячей посадки на защищаемую поверх- , ность медного кольца с натягом, величина которого обеспечивает нераскрытие сопряжения деталь - защитное кольцо при температуре борирования. 1 табл. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 1111 (g1)g С 23 С 8/68

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0ТМРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4461911/02 (22) 15.07.88 (46) 23.02.91. Бюл. Ф 7 (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (72) В.В.Белецкий, Г;Д.Габинская, Н.М,Колесник, Н.В.Заря и И.В.Нечепоренко (53) 621.785.51.06 (088.8) ($6) Таран В.Д., Скугоров Л.М. Борирование стали с гальваническим покрытием. МИТОМ, 1960, 1, с. 1-5. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПРИ

БОРИРОВАНИИ

Изобретение относится к металлургии, а именно к диффузионным способам обработки поверхности металлических изделий, и может быть использовано для местной защиты деталей при борировании.

Цель изобретения — повышение надежности защиты поверхности детали от насыщения.

Способ защиты цилиндрических поверхностей стальных деталей при борировании включает экранирование защищаемых участков кольцами из меди путем горячей посадки медного кольца с натягом, величина которого обеспечивает нераскрытие сопряжения де— таль - защитное кольцо при температуре борирования.

Диаметральный натяг (Зц ), образованный внутренним диаметром кольца и наружным диаметром защищаемой детали (d), должен обеспечивать плот(57) Изобретение относится к металлургии, а именно к диффузионным способам обработки поверхности металлических изделий, и может быть использовано для местной защиты деталей при борировании. Цель предложенного .решения — повышение надежности защиты поверхности детали от насыщения. Способ включает экранирование защищаемых участков кольцами иэ меди путем горячей посадки на защищаемую поверхность медного кольца с натягом, величина которого обеспечивает нераскрытие сопряжения деталь — защитное кольцо при температуре борирования.

1 табл. ное соединение сопрягаемых деталей, при этом напряжения растяжения в кольце не должны превышать предел текучести материала кольца.

Если не выполняется это условие, т.е, если напряжения растяжения в кольце превышают предел текучести, то в кольце происходит пластическое деформирование, что ведет к уменьшению натяга и, в конечном итоге, к нарушению условия нераскрытия.сопряжения при температуре борирования.

Условие нераскрытия сопряжения кольцо — защищаемая поверхность при нагреве до максимальной температуры, обусловленной технологическим процес сом борирования, соблюдается в том случае, если при нагреве сопряжения кольцодеталь сохраняется минимальный натяг, который обеспечивает плотное соединение поверхности кольца и защищаемой поверхности детали с учетом то1629350

25 го, что материал кольца (медь) имеет больший коэффициент линейнога расширения (16,0 ° 10 град ) па сравнению. с материалом детали (сталь), коэффициент линейного расширения которой равен 11,0 ° 10 град, т.е. должно соблюдаться условие: натяг при максимальной температуре нагре- (8 к) !

О

8 -Ьо, О, где "Д3 — снижение натяга за счет т различия коэффициентов линейного расширения ма )ериала кольца и детали, !5

Величина снижения натяга рассчитывается по формуле:

Ь|т = (Pz- r5,)(tP t)d 10, ì, где 6 и /3 — коэффициенты линейного г расширения кольца и де- 20 тали соответственно; рабочая температура (максимальная температура нагрева при барировании), t — температура помещения.

Задавая величину натяга Eq u геометрические размеры сопрягаемых деталей, определяют напряжения в кольце . и проверяют выполнение условия, согласно которому расчетные растягивающие напряжения не. должны превышать предел текд чести:

Дг+ dг г

35 где (З вЂ” предел текучести материала

r кольца;

G — напряжение растяжения в кольце ат воздействия натяга;

d — диаметр сопряжения эащищае- 40 май поверхности детали и внутреннего диаметра кольца;

d — наружный диаметр кольца;

Р— давление посадки.

Давление пасадки определяется зависимостью н

С! Сг (== + ==) я 11

Е1 Е2 где tH — натяг соединения в исходном 50 состоянии;

С1, С 2 — коэффициенты, + г г

1г + 1г 55

С2= (12 d1+ (u2)1 г где F. F, - модули упругости мате(р риала кольца и детали;

И.) — коэффициенты Пуансона й! ! ) для материала кольца и детали;

d -- диаметр отверстия в

1 охватываемой детали;

d = . Π— если деталь сплошная .

Посадку кольца на защищаемую поверхность детали производят путем нагрева до температуры, при которой обеспечивается свободная посадка кольца на деталь.

Температура, до которой должна быть нагрета охватывающая деталь (кольцо)„ определяется по формуле: яе +

d ° d где еа Ко наибольший натяг по/в с адки; — минимально необходимый

О зазор при сборке.

Предлагаемый способ выполняют со следующей последовательностью операций: изготавливают кольцо иэ паласовой меди с внутренним диаметром, меньшим на величину натяга диаметра защищаемой поверхности; нагревают кольцо до температуры, при которой обеспечивается свободная посадка кольца на защищаемую поверхность детали," устанавливают кольцо на защищаемую поверхность; помещают деталь в контейнер с борсодержащей средой; производят борирование детали при

920 С в течение 6 ч; после борирования освобождают защищенную поверхность (кольцо снимают).

Пример, Для исследований берут валок с диаметром шейки (защищаемой поверхности) d = 16,7 см, изготовленный из стали 5ХНМ. В качестве защитного материала используется медная полоса толщиной 1,5 мм, шириной 25 мм, Для расчета исходной величины натяга при посадке кольца на защищаемую поверхность детали(11!) принимают конечный натя r ($ ), равный О, 05 мм, то гда величина снижеяяя яятяге d(ссстяяпяет1

Ьс;- б))х ) dt d = 0,75 мм!

/)я 1б,0 10 гряд (дпя меди)1

Р, 11,0 10 град (для стали).

Исходный натяг равен

) „= 8„+61, = 0,8 мм.

Определяют напряжения, возникаю щие в кольце от диаметрального натяга:

d2 + У 2

G=, P — — — - <(7 = 1 О кг/мм<

d1 11г - 7 г

1629350 6

По известному способу для защиты пояска выбирают листовую медь с толщиной листа 0,2 мм. Контейнеры загру5 жают в печь, нагревают до 920 С, выдерживают в течение 6 ч и выгружают на воздух.

Результаты металлографического анализа и измерений микротвердости защищаемой поверхности приведены в таблице.

Иеталлографический анализ показывает отсутствие борированного слоя по ф 2 для стали 11, = 0,3; Е = 2,1 ° 10 кг/мм; предлагаемому способу и слой толщиной при d = 0; С = 1- Щ = 0 7. 15 О, 06 мм — по известному способу. Сле1 1» 1 °

Дпя меди довательно, предлагаемый способ обесP4= ю э 1 2 = в

< = 0,25 - 0,30; Е2 = 1,2» печивает надежную защиту поверхности к 10 кг/мм; от насьпцения при борировании.

2 и

С вЂ” — — -+ = 56800

С вЂ вЂ -р + (0 = 56800.

20Формула из обре тения

Таким образом, расчет показывает, что кольцо с выбранными геометрическими размерами полностью обеспечивает защиту поверхности прокатного валика от борирования.

Температуру посадки кольца на защищаемую поверхность определяют по формуле а макс о О

+ t 320 С, (h, d где « - минимально необходимый за"о зор при сборке, 8„

= 0,05 мм.

Наличие бориро- Твердо с т ванного слоя, мм НВ

Способ

Иикротверость, KI ñ/мм

Отсутствует и»

Пр едла гаемый

238

242

1450

0,06

0 05

0,06

Известный

Составитель С.Кучерявый Редактор Н.Яцола Техред И.Дидык Корректор М.Демчик

Заказ 411 Тираж 560 Подпис ное

ВНИИДИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,!01

5 (10,0 кг/мм, Q = 10,0 кг/мм

- для меди холоднокатаной: листовой.

Давление посадки P рассчитывается по формуле; „

5н 2

P = — — — — — — = 0 001 кг/мм

С С

1 (— +- ) d

Е<

d +di

npv С = р — Ц

Способ защиты цилиндрических. поверхностей стальных. деталей при борировании, включающий экранирование

25 защищаемых участков кольцами иэ полосовой меди, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности защиты поверхности детали от насьпцения, ее экранирование производят .

3р путем горячей посадки медного кольца с натягом, величина которого обеспечивает нераскрытие сопряжения детальзащитное кольцо при температуре борирования.