Способ изготовления зубчатых профилей

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при холодном накатывании зубчатых профилей. Технический результат - обеспечение экологической безопасности в работе и предотвращение коррозии оборудования достигается тем, что в качестве смазочно-охлаждающей жидкости используют раствор следующего состава /г/л: лимонная кислота - 30 ... 40, хлорид железа - 10 ... 15, хлорид аммония - 10 ... 15, фторид натрия 1 ... 2, борная кислота - 10 ... 15, вода - остальное.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при холодном накатывании зубчатых профилей.

Известен способ изготовления зубчатых профилей [1], при котором на заготовку и накатник наносят покрытие, формообразование осуществляют в условиях смазочно-охлаждающей среды, причем в качестве смазочно-охлаждающей среды используют химически слабо активные масла. Недостатком способа является то, что в процессе холодного формообразования зубчатого профиля не происходит удаление приповерхностного наиболее упрочненного слоя. Это ограничивает технологические возможности процесса и не позволяет накатывать в холодном состоянии зубья с модулем более 1,5 мм.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ изготовления зубчатых профилей, при котором на заготовку и накатник наносят покрытие, а в качестве смазочно-охлаждающей среды используют 30-40% раствор азотной кислоты [2].

Недостатком способа является выделение в процессе работы летучего токсичного газообразного продукта - оксида азота (NO₂), который оказывает вредное влияние на здоровье человека и требует использования вытяжной вентиляции. Кроме того, применение данного раствора приводит к коррозии оборудования, а также и коррозионным повреждениям /налет ржавчины/ изготовленных зубчатых профилей и необрабатываемых поверхностей заготовки.

Сущностью изобретения является решение задачи изготовления зубчатых профилей, обеспечивающее экологическую безопасность в работе и предотвращение коррозии оборудования.

Для этого в способе изготовления зубчатых профилей, при котором на заготовку и накатник наносят покрытие, а формообразование осуществляют в условиях смазочно-охлаждающей жидкости, в качестве смазочно-охлаждающей жидкости используют раствор следующего состава /г/л/: лимонная кислота - 30...40, хлорид железа - 10...15, хлорид аммония - 10...15, фторид натрия - 1...2, борная кислота - 10...15, вода - остальное.

Смазочно-охлаждающая жидкость содержит поверхностно активные вещества: 91,3...93,9% воды, кислотный травитель в виде катионов Fe³⁺ и образующихся в результате гидролиза солей FeCl и NH₄Cl катионов H⁺, активирующие добавки в виде анионов Cl^- и катионов NH⁺₄ , комплексообразующую добавку /лимонную кислоту/ и стабилизирующую добавку в виде борной кислоты, поддерживающую pH раствора на постоянном уровне. Уменьшение концентрации лимонной кислоты, хлорида аммония и борной кислоты ниже указанных величин приводит к значениям pH>2,0, что влечет за собой снижение скорости травления и эффективности процесса. При наличии в растворе фторида натрия менее 1 г/л резко снижается скорость травления. Повышение концентрации компонентов раствора выше рекомендуемых приводит к коррозии оборудования и требует специальных мер противокоррозионной защиты. Правильность выбора предложенного состава подтверждается актом испытаний.

Накатывается внутренний зубчатый профиль с модулем 2,5 мм на заготовке из стали 40 методом осевого накатывания. Перед обработкой поверхность под накатку покрывается слоем мягкого покрытия /вазелин/ толщиной 0,5-0,8 мм. Накатной инструмент изготавливается из коррозионностойкой инструментальной мартенситной стали 20х13. Накатывание осуществляется за три прохода в холодном состоянии. На первом проходе формируется зубчатый профиль высотой 2,6 мм. После второго прохода высота зубьев составляет 4,4 мм. После третьего прохода формообразуется окончательный зубчатый профиль высотой 5,0 мм. Время переналадки инструмента между проходами 40-50 с. В процессе обработки и в период переналадки инструмента заготовка находится в смазочно-охлаждающей жидкости следующего состава: лимонная кислота - 30 г/л, хлорид железа - 10 г/л, хлорид аммония - 10 г/л, фторид натрия - 2 г/л, борная кислота - 10 г/л, вода - остальное. PH данного раствора равен 1,8. Смазочно-охлаждающая жидкость подается в зону обработки непрерывным потоком. Вытяжная вентиляция не используется. Поверхности изготовленных зубчатых профилей не имеют налета ржавчины. Коррозия оборудования отсутствует.

Использование смазочно-охлаждающей жидкости предлагаемого состава: - обеспечивает скорость травления на участках значительной /более 75%/ деформации заготовки в пределах 0,08-0,12 мм/мин, в зависимости от состава обрабатываемой стали; - исключает выделение летучих токсичных веществ; - предотвращает коррозионные отложения на поверхности технологического оборудования; - препятствует образованию налета ржавчины на поверхности изготовленных зубчатых профилей.

Источники информации: 1. Грудев А. П. и др. Трение и смазка при обработке металлов давлением//М.: Машиностроение, 1982, с. 212.

2. Шлемин Е.В., Сумин А.А., Востров В.Н. Технология накатывания внутренних зубчатых профилей на основе механохимического эффекта//Сб. научных работ студентов и аспирантов "Прогрессивные конструкции и технологии в машиностроении", N 7, 1996, с. 89-91.

Формула изобретения

Способ изготовления зубчатых профилей, при котором на заготовку и накатник наносят покрытие, а формообразование осуществляют в условиях смазочно-охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что в качестве смазочно-охлаждающей жидкости используют раствор следующего состава, г/л: Лимонная кислота - 30 - 40 Хлорид железа - 10 - 15 Хлорид аммония - 10 - 15
Фторид натрия - 1 - 2
Борная кислота - 10 - 15
Вода - Остальноес