Способ упрочнения чугунных деталей

 

Изобретение относится к электроконтактной обработке и может быть использовано в машиностроении и при ремонте машин для упрочнения внутренней поверхности чугунных деталей, представляющих собой тела вращения. Способ включает подвод электродов к обрабатываемой поверхности с приложением давления и электроконтактный нагрев. В процессе обработки получают по крайней мере две полосы, расположенные по винтовой линии, путем оплавления поверхности и образования на ней белого чугуна. Полосы создают шириной 1-14 мм, расстояние между полосами 1-18 мм, угол наклона винтовой линии составляет 3-35^o к торцевым краям тела вращения. Способ позволяет повысить эксплуатационную стойкость за счет увеличения износостойкости рабочих поверхностей тел вращения. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области электроконтактной обработки деталей, в частности способу упрочнения чугунных деталей, используемых в машиностроении и при ремонте машин.

Известен способ упрочнения чугунных деталей, включающий электроэрозионное поверхностное легирование синтезированными сплавами внедрения с последующим локальным фрикционным износом до глубины 0,8-1,0 толщины синтезированного слоя (1).

Известен способ электроискрового упрочнения чугунных деталей, в частности, внутренней поверхности тел вращения, заключающийся в том, что для создания рельефа закаленной пористой структуры на поверхность воздействуют импульсами тока силой 4-12 кА и продолжительностью 0,02-0,12 сек с приложением удельного давления 8-12 кг/мм² через контактную поверхность рабочего инструмента, ширина которого 4-10 мм (2).

Недостаток известных способов упрочнения чугунных деталей состоит в том, что они не обеспечивают достаточной эксплуатационной стойкости деталей в процессе работы из-за недостаточной износостойкости поверхности.

Задача изобретения - повышение эксплуатационной стойкости за счет увеличения износостойкости рабочих поверхностей тел вращения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе упрочнения чугунных деталей, преимущественно внутренней поверхности тел вращения, включающем подвод электродов к обрабатываемой поверхности и создание упрочненных участков электроконтактным нагревом с приложением удельного давления на электроды, упрочненные участки выполняют в виде, по крайней мере, двух полос по винтовой линии путем оплавления поверхности и образования на ней белого чугуна. Полосы создают шириной 1-14 мм, расстояние между полосами 1-18 мм, угол наклона винтовой линии 3-35^o к торцевым краям тела вращения.

Упрочненные полосы можно наносить в виде сетки, а также разной ширины при одном заходе.

Выполнение упрочненных участков на внутренней поверхности тел вращения в виде полос, расположенных по винтовой линии, позволяет получить участки поверхности белого чугуна. В результате на внутренней поверхности тел вращения получаются чередующиеся полосы из белого и серого чугунов. Такое чередование полос по винтовой линии обеспечивает постоянное прикосновение поверхности сопряженного тела с участками белого чугуна, предотвращая волнообразный, неравномерный износ как самой упрочненной детали, так и ответной, работающей с ней в паре. Все это позволяет значительно повысить износостойкость поверхности в процессе эксплуатации.

При выполнении полос шириной менее 1 мм теряется эффект упрочнения, а шириной более 14 мм сокращается содержание свободного графита, являющегося смазкой, и ведет к нагреву больших объемов металла и вероятности образования трещин.

При расстоянии между полосами менее 1 мм ухудшаются условия смазки из-за отсутствия свободного графита серого чугуна и при расстоянии между полосами более 18 мм уменьшается износостойкость обработанной поверхности.

При угле наклона винтовой линии к торцевым краям тела вращения менее 3^o возникает опасность появления волнистого износа. При угле наклона винтовой линии более 35^o снижается эффект упрочнения и технологически затрудняется выполнение процесса упрочнения.

Способ упрочнения чугунных деталей состоит в следующем.

Электроды устанавливают на обрабатываемую поверхность с приложением удельного давления и подают на них напряжение. В результате нагрева происходит оплавление поверхности и образование белого чугуна. В процессе обработки поверхности деталь вращается, а электроды перемещаются вдоль оси детали. В результате на внутренней поверхности обрабатываемой детали образуются полосы белого чугуна, расположенные по винтовой линии. В случае получения сетки из полос белого чугуна изменяют направление вращения детали или перемещение электродов.

Примеры выполнения способа.

Пример 1.

Упрочнению подвергаются внутренняя поверхность гильзы (втулки цилиндра) двигателя внутреннего сгорания. К внутренней поверхности гильзы подводят электроды, прикладывают давление к ним, на электроды подают напряжение. Происходит нагрев обрабатываемой поверхности до температуры 1200-1400^oC. В процессе обработки гильза вращается с линейной скоростью 0,5-2,5 м/мин, а электроды перемещаются вдоль оси гильзы. Получают полосы шириной 6 мм с расстоянием между ними 5 мм и углом наклона винтовой линии 16^o. Глубина упрочненного отбеленного слоя составляет 0,2-0,7 мм. Структура слоя - ледебурит. Обработанная внутренняя поверхность гильзы имеет износостойкость в 2,5-3,5 раза выше по сравнению с необработанной серийной деталью.

Пример 2.

Упрочнению подвергается внутренняя поверхность тормозного барабана. На внутреннюю поверхность барабана устанавливаются электроды и осуществляется процесс нагрева при температуре 1200-1400^oC и вращения детали с линейной скоростью 0,4-1,2 м/мин. Получают полосы шириной 9 мм с расстоянием между ними 7 мм при угле наклона винтовой линии 24^o, глубина отбеленного слоя со структурой ледебурит составляет 1-4 мм. Износостойкость тормозного барабана увеличивается в 3-4 раза по сравнению с необработанной серийной деталью.

Согласно изобретению способ упрочнения чугунных деталей позволяет получать внутренние поверхности деталей с высокой износостойкостью. Данный способ может быть широко использован в машиностроении, в частности автомобилестроении и при ремонте машин, придавая им высокую эксплуатационную надежность.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 1447587, класс B 23 H 9/00, 30.12.88.

2. Авторское свидетельство СССР N 757289, класс B 23 H 9/00, 23.08.80.

Формула изобретения

1. Способ упрочнения чугунных деталей, преимущественно внутренней поверхности тел вращения, включающий подвод электродов к обрабатываемой поверхности и создание упрочненных участков электроконтактным нагревом с приложением удельного давления на электроды, отличающийся тем, что упрочненные участки выполняют в виде, по крайней мере, двух полос по винтовой линии путем оплавления поверхности и образования на ней белого чугуна, полосы создают шириной 1-14 мм, расстояние между полосами 1-18 мм, угол наклона винтовой линии составляет 3-35^o к торцевым краям тела вращения.

2. Способ упрочнения чугунных деталей по п.1, отличающийся тем, что упрочненные полосы наносят в виде сетки.

3. Способ упрочнения чугунных деталей по п.1, отличающийся тем, что полосы выполняют разной ширины при одном заходе.