Способ электромеханической подготовки стальных и чугунных поверхностей изделий под нанесение покрытий

Изобретение относится к металлообработке деталей машин, в частности к подготовке их поверхностей под нанесение покрытий. Способ включает высадку поверхности одним инструментом и последующее сглаживание другим инструментом с определенной подачей инструментов. Сглаживание осуществляют инструментом с определенным углом при вершине, скоростью, давлением плотностью тока. При этом траектория движения сглаживающего инструмента отстает от траектории высаживающего инструмента. Повышается долговечность изделий за счет улучшения сцепления слоев при одновременном упрочнении поверхностного слоя. 1 ил.

 

Изобретение относится к области металлообработки деталей машин, касается методов повышения долговечности различных деталей при их изготовлении и восстановлении путем электромеханической подготовки поверхностей изделий и последующего нанесения на них различных покрытий без расплавления поверхностных слоев деталей (нанесение полимерных материалов, металлизация и др.).

Известны способы подготовки рабочих поверхностей изделий под нанесение покрытий из металлов и неметаллов, порошковых, полимерных материалов и др. (Порошковая металлургия и напыленные покрытия.: Учеб. для вузов. / В.Н.Анциферов, Г.В.Бобров, Л.К.Дружилин и др. - М.: Металлургия, 1997. - 792 с.; Надежность и ремонт машин. / В.В.Курчаткин, Н.Ф.Тельнов, К.А.Ачкасов и др. / Под ред. В.В.Курчаткина. - М.: Колос, 2000. - 776 с.) путем различных методов удаления загрязнений, жировых и оксидных пленок, создания определенной шероховатости, которые способствуют повышению сцепляемости наносимого покрытия с материалом изделия.

Недостатками этих способов являются: длительность; сложность процесса и большие затраты энергии и компонентов; отсутствие требуемого микрорельефа и структуры; недостаточная прочность сцепления покрытия с поверхностью детали, что приводит к их низкой долговечности.

Известен способ обработки поверхностей деталей машин (Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. - 3-е изд. - М.: Машиностроение, 1989. - 200 с.) посредством электромеханической высадки и последующего электромеханического сглаживания (принят за прототип). В процессе обработки этим способом через место контакта инструмента с изделием проходит ток большой силы и низкого напряжения, вследствие чего поверхность изделия на этом участке подвергается сильному нагреву, под давлением инструмента деформируются, а поверхностный слой металла упрочняется. Этот способ существенно изменяет физико-механические свойства поверхностного слоя и позволяет повысить эксплутационные характеристики изделия. Принципиальное отличие высадки от сглаживания состоит в различии контактных напряжений. В первом случае обработка производится инструментом, ширина поверхности контакта которого численно меньше подачи примерно в три раза (ролик или пластина с углом при вершине 59-60° движущийся с шагом 1-3 мм/об), а во втором случае обработка производится инструментом, ширина контакта которого значительно превышает подачу (ролик или пластина с радиусом при вершине 60 мм, движущийся с шагом 0,07-0,3 мм/об). Этот способ увеличивает твердость исходной поверхности детали и площадь контакта с наносимым материалом, что значительно увеличивает коэффициент сцепления наносимого материала с поверхностью изделия. Однако прочность сцепления повышается лишь частично, только за счет изменения структуры и увеличения поверхности контакта, поэтому долговечность таких деталей не всегда высокая.

Достигаемый технический результат по заявленному изобретению - это повышение долговечности деталей при нанесении на них покрытий путем образования направленного микрорельефа электромеханической подготовкой поверхности, увеличение прочности сцепления наносимого и основного материалов при одновременном упрочнении поверхностного слоя металла изделия.

Указанный технический результат достигается за счет того, что после высадки поверхности одним инструментом и последующем сглаживании другим инструментом с их подачей-шагом s=1-3 мм/об, сглаживание осуществляют инструментом с углом при вершине 119...121°, со скоростью 0,03-0,06 м/с, давлении Р=200-300 МПа и плотности тока 250-350 А/мм², причем траектория движения сглаживающего инструмента отстает от траектории высаживающего инструмента на 0,45...0,55 шага.

На чертеже схематично представлена схема образования профиля поверхности под нанесение покрытий. Способ осуществляется следующим образом. Сначала осуществляют высадку рабочей поверхности изделия (позиция 3) высаживающим инструментом (позиция 1) с углом при вершине 60, затем производят электромеханическое сглаживание этой поверхности сглаживающим инструментом (позиция 2) с углом при вершине 119...121°, со скоростью 0,03-0,06 м/с, давлении Р=200-300 МПа, плотностью тока 250-350 А/мм. Подача высаживающего и сглаживающего инструментов s составляет 1-3 мм/об, причем траектория движения сглаживающего инструмента отстает от траектории высаживающего инструмента на 0,45...0,55 шага высадки.

При реализации способа создается модифицированный рельеф поверхности в виде замка - «ласточкин хвост», обеспечивающий повышение коэффициента сцепления наносимого покрытия с поверхностью детали, что позволяет повысить долговечность работы деталей машин. Кроме того, поверхностный слой детали упрочняется до 8000 МПа на глубину до 0,5 мм, появляются остаточные напряжения сжатия. В результате на поверхности изделия после нанесения на них покрытий обеспечивается положительный градиент свойств, позволяющих значительно повысить их долговечность.

Способ электромеханической подготовки стальных и чугунных поверхностей изделий под нанесение покрытий, преимущественно тел вращения, включающий высадку поверхности одним инструментом и последующее сглаживание другим инструментом с их подачей - шагом s=1-3 мм/об, отличающийся тем, что сглаживание осуществляют инструментом с углом при вершине 119...121°, со скоростью 0,03-0,06 м/с, давлении Р=200-300 МПа и плотности тока 250-350 А/мм², причем траектория движения сглаживающего инструмента отстает от траектории высаживающего инструмента на 0,45...0,55 шага.