Способ упрочнения поверхности длинномерного стального тела вращения

Изобретение относится к химико-термической обработке и может быть использовано при упрочнении поверхностей деталей машин. Сначала проводят нормализацию, затем для получения полидисперсного покрытия на основе сплавов внедрения на поверхность наносят суспензию экзотермической смеси, содержащую равномерно распределенные металлы 4-6 групп в соотношении, рассчитанном по уравнению реакции синтеза сплавов внедрения. Производят скоростной нагрев токами высокой частоты, при котором инициируют процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Одновременно с прохождением СВС проводят деформирование путем обкатки упрочняемой поверхности со степенью деформации 7-12% с немедленным охлаждением водовоздушной смесью. Данный способ позволяет повысить износостойкость деталей, работающих в условиях трения. 1 ил.

 

Изобретение может быть использовано при упрочнении металлических поверхностей деталей машин путем химико-термической обработки (нанесение на поверхность металла твердого износостойкого покрытия).

Известен способ получения износостойкого изделия (RU 2093309 С1, 20.10.1997, B22F 7/04), включающий нанесение на поверхность несущей металлической основы слоя порошкообразного тугоплавкого материала, соединение с основой путем его уплотнения, термической обработки и одновременной пропитки расплавом металла, температура плавления которого ниже температуры плавления металла основы.

Способ позволяет получить достаточно твердый поверхностный слой, способствующий обеспечению износостойкости детали.

Недостатками этого способа являются:

- значительная длительность и сложность процесса;

- невозможность получения поверхности с низкой шероховатостью.

Известен способ поверхностного упрочнения деталей машин (RU 2098509 С1, 12.10.1997, С23С 8/60), включающий приготовление путем прессования обкладок (аппликаций) из насыщающей порошковой смеси, которые накладываются на подвергаемое насыщению место, после чего осуществляют циклический нагрев ТВЧ, плотно прижимая обкладки к поверхности, а деталь смещают относительно обкладок при размягчении их внутренних слоев.

Способ позволяет обеспечить диффузионное насыщение поверхностных слоев упрочняемых деталей машин различными химическими элементами из твердых фаз.

Недостатками данного способа являются:

- неравномерность нанесения легирующего слоя и необходимость иметь большую величину припуска на механическую обработку;

- недостаточное сцепление материала покрытия с материалом основы.

Известен способ нанесения покрытий на металлические поверхности тел вращения (RU 2000114597 А, 10.06.2002, С23С 24/02 - принято за прототип), включающий нанесение покрытия в виде порошка на поверхность, смоченную электролитом, и одновременным прессованием порошка вращающимися роликами с противоположных сторон детали с усилием, превышающим предел текучести наносимого материала, при этом ролики подключены к положительному полюсу источника питания, а обрабатываемая деталь к отрицательному полюсу источника питания.

Данный способ позволяет повысить износостойкость деталей, работающих в условиях трения, и устранить некоторые недостатки, отмеченные в предыдущих способах.

Однако данный способ обработки также отличается длительностью технологического процесса, не обеспечивает достаточной диффузии материала покрытия в основной металл.

Задача заявленного изобретения - это существенное повышение твердости и износостойкости обработанной поверхности при совмещенном режиме выполнения операций ее легирования твердым сплавом термомеханической упрочняющей обработки и выглаживающего воздействия инструментом с образованием направленного микрорельефа на поверхности детали.

Задача решается тем, что предварительно производят нормализацию детали, проводят самораспространяющийся высокотемпературный синтез в процессе термомеханической обработки с заглаживанием поверхностного слоя и немедленным охлаждением водовоздушной смесью.

Суть изобретения состоит в следующем. На поверхность предварительно нормализованной детали, изготовленной из менее дефицитного (более дешевого) материала, наносят суспензию экзотермической (высокоэнергетической) смеси с введенными и равномерно распределенными металлами 4-6 групп в соотношении, рассчитанном по уравнению реакции синтеза сплавов внедрения. Производят скоростной нагрев ТВЧ, при котором инициируется процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с целью получения полидисперсного покрытия на основе сплавов внедрения. Одновременно с прохождением СВС-процесса прикладывают деформирующую нагрузку путем обкатки упрочняемой поверхности со степенью деформации 7-12% с немедленным охлаждением водовоздушной смесью. При этом обеспечивают высокую прочность сцепления указанных сплавов внедрения с основой путем взаимного проникновения за счет деформации поверхностного слоя и упрочнения детали. В поверхностном слое происходит значительный рост плотности дислокаций.

В отличие от известных способов предлагаемый технологический процесс отличается низкой стоимостью оборудования, безопасностью работы. Исключается традиционная механическая алмазно-абразивная финишная обработка, т.к. достигается требуемая по условиям эксплуатации точность размеров и шероховатость поверхностей.

На чертеже показан пример конкретного использования для валков стана холодной прокатки. Бралась заготовка 1 диаметром 13 мм из материала 9ХС. Готовилась смесь с составом, рассчитанным в соответствии с реакцией синтеза: 2Ti+2(CH)n=2nTiC+nH2

1/2Мо+S=1/2MoS2

1/2Мо+Si=1/2MoSi2

Приготовление исходной смеси.

В ступке перемешивали 48 г порошка титана грануляцией до 40 мкм, 24 г порошка молибдена грануляцией до 20 мкм, 12 г порошка углерода (сажи), 2,1 г порошка серы, 14 г аморфного кремния и перекладывали в емкость, куда добавляли цапон-лак в количестве 3-5 капель лака консистенции олифы (сливок) на 1 см3 порошка (˜2 г) и ацетон в количестве, необходимом для создания консистенции масляной краски (жидкой сметаны). Полученный состав тщательно перемешивался и наносился кистью на заготовку. После обмазки экзотермической смесью 2 заготовка подвергалась термомеханической обработке с непрерывно-последовательным воздействием: нагрев в индукторе 3 до 1000°С. В процессе нагрева происходило самовоспламенение смеси и проходила реакция самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с деформированием в роликах 4, где обжималась со степенью деформации 10%, после выхода из очага деформации охлаждалась в душевом устройстве 5 водой. В результате получалась термоупрочненная заготовка. Твердость на поверхности составляла 62-64 ед. HRC, шероховатость - не более 10 мкм. Далее проводили шлифовку и полировку до шероховатости 0,4-0,5 мкм.

Полученные валки использовали для прокатки особо тонкой ленты толщиной 0,01 мм. При этом стойкость валков увеличивалась в сравнении с валками, получаемыми по импорту (Япония, Швеция) в 1,6-1,8 раза.

Таким образом, в результате использования предлагаемого способа в поверхностном слое обрабатываемой детали создается термически упрочненная легированным твердым сплавом структура с регулярным микрорельефом поверхности и заданной шероховатостью, чем обеспечивается высокая износостойкость сопряжений, работающих в тяжелых условиях трения, агрессивной среде и т.п.

Способ упрочнения поверхности длинномерного стального тела вращения, включающий его нормализацию, нанесение покрытия, термомеханическую обработку, отличающийся тем, что для получения полидисперсного покрытия на основе сплавов внедрения на поверхность наносят суспензию экзотермической смеси, содержащую равномерно распределенные в ней металлы 4-6 групп в соотношении, рассчитанном по уравнению реакции синтеза сплавов внедрения, производят скоростной нагрев токами высокой частоты, при котором инициируют процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, одновременно с которым проводят деформирование путем обкатки упрочняемой поверхности со степенью деформации 7-12% с немедленным охлаждением водовоздушной смесью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при монтаже, ремонте и эксплуатационном обслуживании электротехнического оборудования ЛЭП, электрических станций, подстанций, контактных сетей электрифицированного транспорта, распределительных устройств промышленных предприятий и на заводах, выпускающих электротехническое оборудование.

Изобретение относится к нанесению покрытий на металлические поверхности. .

Изобретение относится к составам для горячего ремонта огнеупорной кладки печей методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и может быть использовано в металлургической, коксохимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может применяться для обработки поверхностей вкладышей подшипников.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в обработке как находящихся в эксплуатации, так и новых двигателей внутреннего сгорания с целью продления их ресурса, повышения экономичности и снижения эксплуатационных расходов.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно противокоррозионной обработке труб технологических каналов, оболочек тепловыделяющих элементов и дистанцирующих решеток.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу нанесения покрытий из пластичных металлов на поверхность детали типа вал, и может быть использовано для повышения ресурса и надежности работы узлов и агрегатов транспортной техники.
Изобретение относится к литейному производству, в частности к покрытиям, защищающим металлические формы от разрушения. .

Изобретение относится к материалам для пар трения скольжения и может быть использовано в машиностроительной и других областях промышленности. .

Изобретение относится к защите объектов и материалов, предназначенных для получения алюминия электролизом солевого расплава. .

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам нанесения покрытий, и может быть использовано для упрочнения поверхностей пар трения путем нанесения антифрикционных покрытий.
Изобретение относится к машиностроению и порошковой металлургии и может быть использовано для упрочнения и восстановления изношенных металлических поверхностей путем создания на них металлокерамического слоя, обладающего высокими триботехническими характеристиками, износостойкостью и коррозионной стойкостьюДля оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков.

Изобретение относится к методам формирования легирующего покрытия (легирования поверхностного слоя металлических деталей) и может быть использовано в процессах плазменной обработки материалов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению покрытий электроконтактным припеканием металлических порошков. .
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для создания износостойких, антифрикционных покрытий на поверхностях новых и изношенных деталей.

Изобретение относится к области производства катализаторов для избирательного восстановления окислов азота. .

Изобретение относится к восстановлению отверстий корпусных деталей под подшипники качения и может быть использовано на предприятиях при ремонте картеров агрегатов трансмиссии автомобильной техники.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к покрытию стальных полос цветными металлами. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления подшипников скольжения для применения в различных отраслях машиностроения
Наверх