Состав ванны для химико-термической обработки поверхностей трения стальных изделий


 


Владельцы патента RU 2436867:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" (RU)

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных изделий, а именно к упрочнению поверхностей трения деталей пневмокомпрессоров. Состав ванны имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: вода 38,0-40,0, едкий натр 40,0-43,0, сернистый натрий 1,5-2,5, серноватисто-кислый натрий 2,0-3,0, титан сернокислый 7,0-8,0, сульфид меди 2,5-3,5, калий 3,0-4,0. Повышаются антифрикционные свойства и твердость обрабатываемых изделий. 1 табл.

 

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных изделий, а именно к упрочнению поверхностей трения деталей пневмокомпрессоров.

Известен способ (Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. М. «Машиностроение», 1987. - 306 с.), позволяющий повысить износостойкость и антифрикционность обрабатываемых деталей, предусматривающий азотирование. Процесс представляет собой насыщение поверхности азотом в среде азотосодержащего газа, чаще всего аммиака, при давлении 0,25-0,30 МПа и температуре 520-620°С.

Сходным с ним по технической сущности и результату является способ упрочнения поверхности стальных трущихся деталей (Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. М. «Машиностроение», 1987. - 306 с.), предусматривающий цементацию. При этом происходит науглероживание поверхности детали в среде метаносодержащих газов при температуре 950-1000°С.

Эти способы позволяют получить достаточно высокую износостойкость деталей. Однако при обработке сопрягаемых деталей требуется проводить дополнительную механическую обработку, которая является трудоемкой из-за высокой твердости получаемой поверхности. Кроме того, при нанесении данных покрытий требуется нагрев деталей до высоких температур, что может привести к их короблению. Это ограничивает область применения данных способов в производстве.

Прототипом является состав ванны для низкотемпературной химико-термической обработки стальных изделий (АС №1504285, кл. С23С 8/52, 1987). Состав ванны для низкотемпературной химико-термической обработки стальных изделий, преимущественно прецизионных деталей топливных насосов, содержит воду, едкий натр, серу, сернистый натрий и серноватисто-кислый натрий. Состав дополнительно содержит буру и борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вода 40,0-42,0
Едкий натр 42,0-44,0
Сера 0,9-1,1
Сернистый натрий 0,9-1,1
Серноватисто-кислый натрий 1,0-2,0
Бура 7,5-8,5
Борная кислота 5,0-6,0

Предварительно стальные изделия протравливаются в ванне с раствором едкого натрия, углекислого натрия и силиката натрия, после чего погружаются в ванну с составом, где выдерживаются 45-50 мин при температуре 130-150°С. В результате сульфоборирования образуются металлические гидриды бора, которые изменяют механические свойства поверхностного слоя стальных изделий.

Недостатками прототипа являются невысокие эксплуатационные свойства, а именно низкие антифрикционные свойства (низкая нагрузка схватывания и высокий момент трения в трибосопряжении) и низкая твердость получаемой поверхности.

Технической задачей изобретения является повышение антифрикционных свойств (увеличение нагрузки схватывания и снижение момента трения в трибосопряжении) и повышение твердости обрабатываемых изделий.

Техническая задача достигается тем, что состав ванны для химико-термической обработки поверхностей трения стальных изделий, преимущественно поверхностей трения деталей пневмокомпрессоров, содержащий воду, едкий натр, сернистый натрий, серноватисто-кислый натрий, согласно изобретению дополнительно содержит сернокислый титан, сульфид меди и калий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вода 38,0-40,0
Едкий натр 40,0-43,0
Сернистый натрий 1,5-2,5
Серноватисто-кислый натрий 2,0-3,0
Титан сернокислый 7,0-8,0
Сульфид меди 2,5-3,5
Калий 3,0-4,0

Предлагаемое изобретение отличается от прототипа тем, что состав дополнительно содержит сернокислый титан, сульфид меди и калий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вода 38,0-40,0
Едкий натр 40,0-43,0
Сернистый натрий 1,5-2,5
Серноватисто-кислый натрий 2,0-3,0
Титан сернокислый 7,0-8,0
Сульфид меди 2,5-3,5
Калий 3,0-4,0

Состав применяют следующим образом: упрочняемые поверхности трущихся деталей протравливают в 3-5% растворе серной кислоты в течение 3-4 минут, после чего промывают в проточной воде и погружают в ванну с предлагаемым раствором, в котором выдерживают 45-50 минут при температуре 150-155°С, затем промывают сначала в горячей, а затем в холодной воде и просушивают.

Сравнительные испытания стальных образцов, обработанных в ванне с известным составом, и образцов, обработанных в ванне с предлагаемым составом, проводили на машине трения ИИ 5018 по схеме «ролик-колодка». Ролики и колодки изготавливали из стали. Испытания проводили на следующих режимах: удельная нагрузка колодки на ролик 1 МПа, частота вращения ролика 500 мин-1, продолжительность испытаний 6 ч, масло М 10 Г2. Нагрузку на пару трения создавали с помощью специального устройства, имеющегося на машине трения. Пуск машины осуществляли при снятой нагрузке на образцы, после чего в течение 1,5-2 мин нагрузку плавно доводили до установленной величины. В процессе всех испытаний на нижнем валу машины с помощью специального устройства замеряли и непрерывно регистрировали момент трения. Выявляли зависимость момента трения от нагрузки, устанавливая предельную нагрузку, при которой происходит задир трущихся поверхностей в режиме граничного трения. Работающие образцы нагружали по 0,2 кН через каждые 3 мин.

Сравнительные испытания образцов на твердость проводили на приборе ПТМ-3, определяя твердость вдавливанием четырехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 1, 962 Н (200 г).

Износ образцов определяли весовым способом на электронных весах марки Sartorius 1201 с погрешностью 10 г-4.

Результаты испытаний образцов на момент трения, нагрузку схватывания и твердость приведены в таблице.

Как видно из таблицы, у образцов, обработанных в предлагаемой ванне, по сравнению с образцами, обработанными в прототипной ванне, момент трения снизился в 2 раза, увеличилась более чем в 2 раза нагрузка схватывания, твердость - в 1,3 раза. Кроме того, более чем в 2 раза снизился износ.

Состав ванны, мас.% Момент трения, Н·м Нагрузка схватывания, кН Твердость, Н/мм2 Износ, г
Образцы, обработанные в прототипной ванне
Вода 41
Едкий натр 43
Сера 1
Сернистый натрий 1 4 1,2 14150 0,02
Серноватисто-кислый натрий 1,5
Бура 8
Борная кислота 5,5
Образцы, обработанные в предлагаемой ванне, с нижним пределом содержания ингредиентов
Вода 38
Едкий натр 40
Сернистый натрий 1,5
Серноватисто-кислый натрий 2,0 2,1 2,4 18220 0,009
Титан сернокислый 7,0
Сульфид меди 2,5
Калий 3,0
Образцы, обработанные в предлагаемой ванне, со средним пределом содержания ингредиентов
Вода 39
Едкий натр 41,5
Сернистый натрий 2
Серноватисто-кислый натрий 2,5 2 2,6 18670 0,009
Титан сернокислый 7,5
Сульфид меди 3
Калий 3,5
Образцы, обработанные в предлагаемой ванне, с верхним пределом содержания ингредиентов
Вода 40,0
Едкий натр 43,0
Сернистый натрий 2,5
Серноватисто-кислый натрий 3,0 2 2,6 18680 0,008
Титан сернокислый 8,0
Сульфид меди 3,5
Калий 4,0

Состав ванны для химико-термической обработки поверхностей трения стальных изделий, преимущественно поверхностей трения деталей пневмокомпрессоров, содержащий воду, едкий натр, сернистый натрий, серноватисто-кислый натрий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серно-кислый титан, сульфид меди и калий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вода 38,0-40,0
Едкий натр 40,0-43,0
Сернистый натрий 1,5-2,5
Серноватисто-кислый натрий 2,0-3,0
Титан серно-кислый 7,0-8,0
Сульфид меди 2,5-3,5
Калий 3,0-4,0


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к жаростойкому компоненту такому, как, например, лопатка турбины или рабочее колесо нагнетателя, подвергающемуся трению о другой компонент в условиях высокой температуры.

Изобретение относится к способам наплавки при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей ГТД, ГТУ и паровых турбин, а именно лопаток турбомашин, выполненных из жаропрочного сплава на никелевой или кобальтовой основе или из высоколегированной хромистой стали.

Изобретение относится к способам нанесения покрытий из шликеров на внутреннюю поверхность проточной части статора турбины, который содержит корпус, выполненный в виде полусферы, сопловой аппарат с лопатками, входной патрубок и втулку.

Изобретение относится к способу создания поверхности с использованием разряда, предназначенному для создания поверхности торцевой части металлической пластины. .
Изобретение относится к обработке поверхности изделия из титана для ортодонтического применения, используемого в виде протеза или его детали. .

Изобретение относится к технологии поверхностной упрочняющей обработки режущих инструментов и может быть использовано в машиностроении и инструментальной промышленности.

Изобретение относится к нанотехнологиям и предназначено для изменения механических, химических, электрофизических свойств деталей машин из металлов или сплавов. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к упрочняющей физико-химической обработке деталей. .

Изобретение относится к области градиентных функциональных тонкопленочных покрытий, прозрачных в видимой области спектра, получаемых методами вакуумного магнетронного распыления и выполняющих специальные функции, например ослабление теплового или радиочастотного излучения.
Изобретение относится к способам защиты металлов от коррозии, эрозии и износа и может быть применено в различных отраслях промышленности для получения износостойких и антифрикционных покрытий.

Изобретение относится к способам обработки деталей системы конверсии углеводородов и может быть использовано при обработке различных компонентов реакторных систем, например труб печей, корпусов реакторов и т.д

Изобретение относится к сложному профилю (1), состоящему из металлического профиля (2), покрытого металлической фольгой (3), и способу нанесения покрытия с помощью металлической фольги на производственной линии (4)

Изобретение относится к слоистому материалу из металлических листов и соединенных с ними армированных волокнами полимерных слоев и может быть использовано в качестве армирующего листа для компонентов самолета или космического корабля
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для обработки поверхности титановых изделий, таких как лопатки компрессора газотурбинных двигателей и установок

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, а именно к химико-термической обработке стальных деталей и может быть использовано для упрочнения рабочих органов сельхозтехники, применяемых при обработке почв по современным энерго- и ресурсосберегающим технологиям (плуги-плоскорезы, стрельчатые лапы, долота-рыхлители, долотообразные лемеха и пр.), большая часть поверхности которых в процессе работы находится в почве
Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение стойкости режущего и штампового инструмента за счет изменения состава и структуры их поверхностных слоев, и может быть использовано для увеличения эксплуатационного ресурса инструмента, увеличения производительности и качества обработки

Изобретение относится к способу формирования коррозионно-стойкого покрытия на изделиях из титановых сплавов и может быть использовано для защиты от коррозии труб из титановых сплавов, эксплуатируемых в условиях морской среды, содержащей до 20 вес

Изобретение относится к режущему инструменту, в частности к ножам для резания пищевых продуктов
Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении для защиты деталей из конструкционных сталей или жаропрочных сплавов на основе никеля от солевой коррозии
Изобретение относится к упрочняющей обработке поверхностных слоев деталей машин и может быть использовано для повышения износостойкости металлических поверхностей
Наверх