Способ поверхностного упрочнения стальных изделий

 

Сущность изобретения: в способе, включающем загрузку в камеру нагрева изделий , подачу насыщающего состава, газовой горючей смеси с кислородом, воспламенение , нагрев изделий до температуры насыщения, удаление заусенцев и выдержку , совмещенную с пластической деформацией , осуществляют повторную загрузку в камеру горючей смеси с содержанием кислорода в 1,6-2,0 раза меньшим, чем при первой загрузке, и насыщающий состав, при этом в качестве насыщающего состава используют азот с объемом, составляющим 30- 40% от объема газовой смеси. 4 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

tl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839654/02 (22) 14.06.90 (46) 23.07.92. Бюл. hL 27 (71) Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей (72) А.Г,Ялалтдинов и Л.Н.Шпитонков (56) Авторское свидетельство СССР

М 1157088, кл. С 21 0 7/04, 1982. (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Сущность изобретения: в способе, включающем загрузку в камеру нагрева из t

: Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для упрочняющей обработки поверхностей трения деталей в машиностроении, авиационной и автомобильной технике, Известен способ поверхностного упрочнения стальных изделий, заключающийся в том, что на поверхности перед пластической деформацией создают модифицированный слой путем выдержки детали в кипящем водном растворе боровольфрамокислого кобальта и последующим нагревом при 160-180 С.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ поверхностного упрочнения деталей, включающий загрузку в камеру нагрева деталей и состава для насыщения поверхности, выдержку и пластическую деформацию.

В качестве насыщающей среды применяют смесь глицерина с мелкодисперсным порошком молибдена, детали нагревают до

„„Я2„„1749259 А1 (ии С 21 0 7/04 делий, подачу насыщающего состава, газовой горючей смеси с кислородом, воспламенение, нагрев изделий до температуры насыщения, удаление заусенцев и выдерж-. ку, совмещенную с пластической деформацией, осуществляют повторную загрузку в камеру горючей смеси с содержанием кислорода в 1,6-2,0 раза меньшим, чем при первой загрузке, и насыщающий состав. при этом в качестве насыщающего состава используют азот с объемом, составляющим

30 — 40Я от объема газовой смеси, 4 табл.

160 +.10 Ñ, а пластическую деформацию осуществляют обкаткой поверхности шариком.

Недостатком способа является низкое качество обрабатываемых деталей, вызванное малоинтенсивностью операции упроч- — в нения эа счет того, что упоочнение с, поверхности происходит неравномерно, оно, ф охватывает лишь открытые поверхности и не р устраняет заусенцы.

Целью изобретения. является повышение качества изделий эа счет повышения иэносостойкости поверхности и устранения 0 заусенцев, Дяя этого е камеру загружают стальные ) » изделия и газовую горючую смесь с кислородом под заданным давлением и воспламеняют смесь. В результате нагрева изделий путем воспламенения горючей смеси газа с кислородом прй необходимом начальном давлении и с некоторым избытком кислорода по сравнению со стехиометрическим уравнением соотношения компонентов смеси заусенцы изделий оплавляются, 1749259 их острые кромки притупляются, благодаря мгновенному воздействию тепла, после чето поверхности нагреваются, приобретая температуру насыщения, и под действием возникшей в результате воспламенения смеси детонационной волны упрочняются.

При этом избыток кислорода необходим для сгорания заусенцев. При повторной загрузке камеры горючей смесью с уже насыщающим газом, в частности газообразным азотом, обьем которого равен 30- 40% от объема газовой смеси, изделие предварительйо нагрето, заусенцев нет, поверхности готовы к равномерному упрочнению. При атом количество горючего газа на 30-40% по объему меньше, чем при первой загрузке, что создает сравнительно меньшее тепло, а присутствие азота, как нейтрального

- газа, удлиняет процесс горения, что способствует образованию преимущественно большой детонационной волны, тем самым продолжению деформации и насыщению поверхности азотом, Процентное содержание вводимого азота в рабочую камеру продиктовано технологической возможностью получения необходимой глубины упрочнен. ного насыщением азотом слоя. Оно получе но экспериментальным путем, В табл,1 приведены результаты экспериментальных испытаний; характеризуемые критерием поверхностной микротвердости, где показано, что количество вводимого азота в пре делах 30-40% от общего обьема смеси создает максимальную глубину упрочнен.ного слоя, .

Пример конкретного вйполнения способа, Образцы из стали 35Гл в виде дисков размером ф40 х ф16 х 12 в количестве 6 шт после их механической обработки помещают в герметическую камеру, заполняют камеру под начальным давлением 18 атм газовой горючей смесью пропана с кислородом в соотношении 1:4, обеспечивающим полное сгорание смеси и сгорание заусенца. Смесь воспламеняют, при этом при ее сгорании выделяется тепло, которое оплавляат заусенцы на кромках, нагреваь:т поверхности деталей и осуществляат начальное упрочнение поверхности деталей пластической деформацией от детонационной волны.

После этого рабочую камеру повторно заполняют газовой смесью под тем же давлением пропана, но с меньшим в 2 раза кислородом в соотношении 1:2 и насыщающим составом — азотом, обьем которого составляет 35% от объема смеси. Смесь

-воспламеняют. За счет меньшего количестsa кислорода и присутствия азота усиливается детонационная волна, которая

15

25 ден в табл.3. Определение износостойкости проводили по изменению массы образца, Данные анализа сведены в табл.4.

35

45 производит упрочнение поверхности деталей путем насыщения ее азотом и дополнительной пластической деформацией, Затем детали выдерживают в камере до полного насыщения поверхности. например до 3 мин, Зависимость глубины упрочненного слоя от соотношения горючего газа и кислорода раскрыта в табл.2.

Качество упрочняющего процесса обработки изделий оценивают Il0 иэносостойкости. Сравнительные испытания износостойкости проводят при следующих режимах. Исследования проводят на дисковых образцах, изготовленных из сталей марок 35Гл; контртела изготавливают из стали

40Х (50...60 НВСЭ). Испытания проводят на машине трения типа 2070СМТ. Схема установки образца диск — диск, Образец устанавливают на валу машины, контртело — на промежуточном валу, вращающемся со скоростью на 10% меньше, чем вал машины.

Таким образом достигается проскальзывание трущихся поверхностей.

Выбранный режим испытания привеРезультаты исследования показали, что весовой износ имеет максимальное значение исходного образца {2,4565 г), а после упрочнения путем насыщения газообразным азотом весовой износ имеет всего

О 0027 г. Это свидетельствует о значительном повышении износостойкости образца, упрочненного по предлагаемому способу

Металлографические исследования, визуальный контроль и испытания на износостойкость показали, что глубина деформированного и насыщенного слоев поверхности составляет порядка 0,2 мм, а износостойкость повышается при этом в 5 раз по сравнению с базовым способом обработки.

Формула изобретения

Способ поверхностного упрочнения стальных изделий, включающий загрузку в камеру нагрева изделий, подачу насыщающего состава, газовой горючей смеси с кислородом, воспламенение, нагрев изделий до температуры насыщения, удаление заусенцев и выдержку, совмещенную с пластической деформацией, отличающийся тем, что, с целью повышения качества иэделий за счет повышения иэносостойкости их поверхности, в камеру повторно загружают горючую смесь с содержанием кислорода в

1,6-2,0 раза меньшйм, чем при первой за1749259

Таблица1.Та бл и ца2 Г абл ицаЗ грузке, и насыщающий состав, при этом в качестве насыщающего состава используют азот с обьемом, составляющим ЗО-40 от обьема газовой смеси.

1749259

Таблица4

Составитель А,Ялалтдинов

Редактор М.Кузнецова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2565 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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