Способ упрочнения поверхности изделий

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для упрочнения рабочих поверхностей стальных и чугунных изделий. Цель изобретения - увеличение толщины и твердости упрочненного слоя и снижение шероховатости поверхности . Способ заключается в нагреве поверхности обрабатываемой детали трением до диффузионно-активных температур и ее насыщении , причем нагрев осуществляют вращающимся контртелом, изготовленным из титана или его сплавов, а в зону обработки подают полимерную техноло ическую среду , содержащую отходы полиэтилена типа Г, беназол, противозсщирную присадку - хлорпарафин, антиизносную присадку - мродук: хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена мол м. 6СО-900 и минерал - ное масло при определенном соотношении компонентов. 2 ил., 2 тзбл

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (,".О

jm л Q :

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708829/02 (22) 22.03.89 (46) 23.09.91. Бюл. ¹ 35 (71) Физико-механический институт им, Г.В,Карпенко и Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Т.Н.Каличак, В,И.Кырылив, А,И,Сошко, Е,Д.Лининская, С.В.Фенчин и И.M.Øàïoвал (53) 621.785.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 722999, кл. С 23 С 8/00, 1980. (54) СПОСОБ У П Р О Ч Н Е Н И Я П О В Е Р Х Н ОСТИ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для упрочнения рабочих поверхностей стальных и

Изобретение относится к машиностроению, в частности к поверхностному упрочнению стальных и чугунных изделий трением с одновременным пластическим деформированием и насыщением поверхностных слоев легирующими элементами, Цель изобретения — увеличение толщины и твердости упрочненного слоя и снижение шероховатости поверхности.

Предлагаемый способ поверхностной обработки стальных и чугунных изделий заключается в нагреве поверхности обрабатываемой детали за счет трения до диффузионно-активных температур и ее диффузионном насыщении, причем нагрев осуществляют вращающимся контртелом, изготовленным из титана и его сплавов, а в зону обработки подают полимерную технологическую среду, содержащую отходы полиэтилена типа Г, беназол (ll), противозадирную присадку — хлорпара„„!Ы „„1678858 А1 (я)з С 21 D 5/00, С 23 С 8/00 чугунных изделий. Цель изобретения — увеличение толщины и твердости упрочненного слоя и снижение шероховатости поверхности. Способ заключается в нагреве поверхности обрабатываемой детали трением до диффузионно-активных температур и ее насыщении, причем нагрев осуществляют вращающимся контртелом, изготовленным из титана или его сплавов, а в зону обработки подают полимерную технологическую среду. содержащую отходы полиэтилена типа Г, беназол, противозадирную присадку — хлорпарафин, антиизносную присадку - продукт хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена мол.м. 600-900 и минеральное масло при определенном соотношении компонентов. 2 ил., 2 табл. фин, антиизносную присадку — продукт хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена мол.м, 600-900 (ОПИБ — 2) и минеральное масло при следующем rîîòíîшении компонентов, мас.%;

Отходы полиэтилена типа Г 2-18

Беназол (Il) 1-1,5

Хлорпарафин 10 — 25

Продукт хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена мол.м. 600-900 (ОПИБ — 2) 5 — 20

1У1инеральное масло И-5А Остальное (до 100%)

Применение титана. обладавшего высоким коэффициентом трения, в качестве контртела позволяет генерировать в зоне фрикционного контакта тепловой поток, распространяющийся на большую глубину, и обеспечивать толщину упрочненного слоя

300 — 600 мкм. Применять титан в качестве материала, упрочняющего инструмента, 1678858

15

55 можно только в совокупности с приведенной выше технологической средой, содержащей антиизносную и противозадирную присадки, которые обеспечивают высокую стойкость инструмента и шероховатость по- 5 верхности R> = 0,30 мкм.

Отходы полиэтилена типа Г в полимерной среде являются диффузантом углерода.

Содержание в технологической среде полиэтилена менее 2% не обеспечивает ускоренного интенсивного диффузионного насыщения упрочняемой поверхности углеродом и Чоответственно улучшения физикомеханических свойств упрочняемой поверхности, Введение в композицию полиэтилена более 18% повышает вязкость системы, что затрудняет подачу среды в зону обработки.

Беназол (ll) в полимерной среде является диффузантом азота и представляет собой порошок белого цвета. Процентное соотношение 1-1,5% беназола (11) подобрано экспериментально.

Содержание в технологической полимерной соеде хлорпарафина в указанных пределах предотвращает схватывание в зоне фрикцис нного контакта упрочняемой поверхности и контртела, Антииэносная присадка — продукт хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена мол.м. 600 — 900 (ОПИБ — 2) в пределах 5-20% повышает стойкость упрочняющего инструмента и шероховатость упрочняемой поверхности.

Ниэковязкое минеральное масло И--5A служит основой для приготовления полимерной среды, так как не требует высоких температур и длительного времени для растворения полиэтилена и беназола, а также обладает хорошими смазочными свойствами.

На фиг,1 изображена схема процесса поверхностной обработки деталей типа тел вращения: на фиг.2 — то же, плоских поверхностей.

В процессе трения быстровращающегося титанового диска 1 и детали 2 в зоне их контакта происходит локальный импульсный нагрев приповерхностных слоев детали до 1100 — 1300 К одновременно с их пластическим деформированием. Материал приповерхностного слоя детали 2 нагревается в зоне контакта и охлаждается при выходе из него за счет теплоотвода генерируемого теплового потока в диск, деталь и технологическую среду, Подаваемая в зону обработки технологическая среда под действием высоких температур разлагается с образованием атомарного углерода и азота, диффундирующих в зоне контакта в приповерхностные слои упрочняемой детали На обогащенной углеродом и азотом поверхности детали образуются мелкодисперсные структуры белых слаботравящихся слоев, обладающих повышенной микротвердостью и иэносостойкостью, глубиной 260...600 мкм. Микротвердость упрочненного слоя (белой эоны) составляет 8—

10. ГПа (HRC 62 — 68) у поверхности с постепенным понижением по глубине до твердости исходного металла. Шероховатость упрочненной поверхности Ra = 0,300,80 мкм. Г1ри этом минимальное значение шероховатости соответствует нижним значениям подач.

Полиэтилен типа Г является отходами при производстве высокомолекулярного полиэтилена и представляет собой вязкую массу светло-серого цвета мол.м, 500 †15 у.е. Он обладает хорошими антифрикционными свойствами, растворяется в минеральном масле, обеспечивает повышение эффективности технологической среды не только как источник диффуэанта, но и способствует образованию "активных" продуктов деструкции в очаге деформирования.

Последние адсорбируются на обрабатываемой поверхности, что приводит к снижению уровня поверхностной энергии и, в конечном итоге, к облегчению процесса деформирования упрочняемого металла. Создаются благоприятные условия для ускоренной диффузии углерода в приповерхностные слои упрочняемого металла.

Бейазол (ll) представляет собой порошок белого цвета, содержащий до 28% азота, Хлорпарафин ХП-470 марки А выполняет в данной композиции функции противозадирной присадки, представляет собой прозрачную маслянистую жидкость без механических примесей, плотность при 20 С

1,185 — 1,235 г/см, содержание хлора в пределах 45-49%, ОПИБ- 2 — это продукт хлорсульфидирования монохлористой серой полибутенэ, представляет собой однородную прозрачную жидкость темно-коричневого цвета, кинематическая вязкость при 100 С 30-70 сСт, содержание среды 12 — 16%, содержание хлора 3 — 5%.

Приготовление технологической среды осуществляют растворением полиэтилена и беназола в смеси хлорпарафина с минеральным маслом при 90 +5 С и постоянном перемешивании в течение 10 — 20 ч. В охлажденный до 50 +. 5 С раствор полимера вводят рассчитанное количество ОПИБ- 2, продолжая перемешивание до получения

1678858

Табли,а 1

Содержание, мас.У., в составе

1 2 3 1

Компоненты, мас.%

4 (из вестный) Отходы полиэтилена типа Г

i0X-ный раствор полиэтилена. низкого давления в 53-ном водном растворе эмульсола

1,3

Беназол (Х1)

Хлорпарафин

1,5

1,0

10

Продукт хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена мол.м.

600 †9

Минеральное масло

3-5А

Осталь- Осталь- Oc÷ альное (до ное (до ное (до

1002) 100Z) 100Z) гомогенного раствора темно-коричневого цвета.

Результаты выполнения способа с граничными и средним значениями компонентов технологической среды, а также 5 известной среды приведены в табл.1; значения глубины упрочненного слоя (дсл), микротвердости (Н,!,) и шероховатость поверхности (R>) — в табл,2.

При всех значениях компонентов пред- 10 лагаемой технологической среды и применении предлагаемого материала упрочняющего инструмента из титанового сплава физико-механические свойства упрочненной поверхности лучше в сравнении 15 с известным способом.

cDбрмула изобретения

Способ упрочнения поверхности изделий. включающий нагрев поверхности детали трением обрабатывающим 20 инструментом до диффузионно-активных температур и подаче полимерной технологической среды в зону контакта изделия и инструмента, отличающийся тем, что, с целью увеличения толщины и твердости упрочненного слоя и снижения шероховатости поверхности, в качестве инструмента используют быстровращающийся диск из титана или его сплавов, полимерную среду составляют из отходов полиэтилена типа Г, беназола(!!), хлорпарэфина, продукта хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена мол.м. 600 — 900 и минерального масла И вЂ” 5A при следующем соотношении компонентов, мас. ф,:

Отходы полиэтилена типа Г 2-18

Бенэзол (!!) 1-1,5

Хлорпарафин 10 — 25

Продукт хлорсчльбиаиоовэния монохлористой серой полибутенэ мол.м.600-900 5 — 20

Минеральное масло И-5А Остальное

1678858

Таблица 2

Состав СтойРежимы улрочнепия

Иатериал улрочияк>щего ииФизико-мехапический свойства упрочпяемой поверхности технокость

v«„v S .> м/с >г/ с мм/о(> логической инструмента, мии

h .* мкм П1а

RО мкм струмепта среды

1 50

1,0

25 Титано вылi 500

10,0

50 70

550

1,5 сплав ВТ5

10,0

70

220

7,2

1,0

70

1,5

300

8,5

1,О

6,3

I90

25

l 5

260

7,5

70

1,0

180

6,3

Сталь

1,5

25 Х18810T

230

О, 052

7,2

Редактор Н. Гулько

Заказ 3184 Тираж373 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

0,052

0,052

О, 052

О> 052

0,052

О, 052

О, 052

0,35-0 45

0,43-0,68

0 5-0,8

0,6-0,9

0,3-0 5

0>40-0>62

1,6-2,5

1,8-2,6

Составитель А, Скверчкова

Техред М.Моргентал Корректор Н. Король