Способ электроискрового упрочнения и восстановления изношенных стальных поверхностей


 


Владельцы патента RU 2440873:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" (RU)

Изобретение относится к области электрофизической обработки, в частности к электроискровому упрочнению и восстановлению изношенных стальных поверхностей. Способ включает электроискровую обработку стальных поверхностей, в процессе которой в область между легирующим электродом из твердого сплава Т15К6 и обрабатываемой поверхностью подают углекислый газ, при этом поддерживают рабочий ток в диапазоне 1,3-2,4 А, амплитудные значения напряжения 48-67 В при частоте импульсов 400 Гц, длительность разряда τ=44-76 мкс, время обработки 2-3 мин/см2. Способ позволяет увеличить толщину формируемого покрытия, обладающего высокой микротвердостью и износостойкостью. 1 ил.

 

Изобретение относится преимущественно к области электрофизической обработки, в частности к электроискровому легированию стальных поверхностей, и может быть использовано для упрочнения и восстановления изношенных поверхностей трения прецизионных деталей машин и инструментов.

Известен способ упрочнения и восстановления поверхностей трения электроискровой обработкой в воздушной среде с использованием твердосплавных легирующих электродов [Верхотуров А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании. - Владивосток: Дальнаука. - 1995 г. - 323 с.]. Несмотря на значительные преимущества восстановления и упрочнения стальных поверхностей электроискровым легированием (ЭИЛ), данный способ имеет недостатки: небольшая толщина, низкая сплошность и высокая пористость формируемых покрытий. Кроме того, образующиеся в покрытии оксиды металлов приводят к разрушению поверхностного слоя, ограничивая ресурс и надежность узлов трения.

Известен способ электроискрового легирования, наиболее близкий по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению, принятый за прототип [пат. 2355522, РФ, МПК B23H 5/00. Способ электроискрового упрочнения металлических поверхностей. / Алов В.А, О.М.Епархин, И.Н.Куприянов, И.М.Соцкая, Ю.В.Янчевский]. В предложенном способе обработка осуществляется путем образования многослойных покрытий, при этом каждую поверхность упрочняемого слоя после достижения его максимальной толщины подвергают активации полированием для последующего электроискрового упрочнения. После достижения максимальной толщины вторичного и последующих слоев процесс активации полированием повторяется. Такой подход позволяет увеличить толщину покрытия, повысить микротвердость и улучшить качество обработки.

Однако формирование многослойного покрытия указанным электроискровым способом приводит к повышению трудоемкости, себестоимости реализуемой технологии и уменьшению прочности сцепления покрытия с основой. Кроме того, предлагаемый способ увеличивает толщину покрытия и повышает его микротвердость в недостаточной степени, что не обеспечивает желаемой износостойкости поверхностей трения.

Технической задачей изобретения является разработка способа повышения эффективности электроискрового упрочнения и восстановления изношенных поверхностей прецизионных деталей и инструментов; техническим результатом - увеличение толщины формируемого покрытия, обладающего высокой микротвердостью и износостойкостью.

Технический результат достигается тем, что в процессе электроискрового воздействия в область между легирующим электродом и обрабатываемой поверхностью подается углекислый газ. При этом рабочий ток поддерживают в диапазоне Ip=1,3÷2,4 А, амплитудные значения напряжения U=48÷67 В при частоте импульсов 400 Гц, длительность разряда τ=44÷76 мкс, время обработки t=2÷3 мин/см2, с использованием легирующего электрода из твердого сплава Т15К6.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему чертежом. На чертеже приведено покрытие 1, полученное в указанных технологических условиях на стальном образце 2, которое отличается высокой сплошностью, микротвердостью и меньшей пористостью.

Положительный эффект заявляемого способа заключается в следующем. Углекислый газ защищает зону обработки от образования оксидов металлов в эрозионных частицах и в покрытии. В связи с тем, что атомный радиус углерода ra=1,52 нм, кислорода ra=1,36 нм, а размеры октаэдрических пустот кристаллической решетки железа равны 1,25 нм, атомы кислорода и углерода способны при диссоциации углекислого газа в канале искры образовывать твердые растворы внедрения, повышая микротвердость и, как следствие, износостойкость покрытия.

Пример. В соответствии с предлагаемым способом была восстановлена и упрочнена поверхность штока гидроцилиндра из стали 45, имеющая износ 0,10 мм. Микротвердость рабочей поверхности штока после изнашивания и шлифования составляет Hµ=5,0÷6,0 ГПа. Обработку ЭИЛ выполняли легирующим электродом из твердого сплава Т15К6 в среде углекислого газа с параметрами электроискрового легирования: рабочий ток Ip=1,5 А, амплитудное значение напряжения U=60 В, длительность разряда τ=44 мкс, время обработки t=3 мин/см2, что позволило создать покрытие толщиной 0,20 мм на сторону с микротвердостью Hµ=8,0÷11,0 ГПа. Полученная толщина покрытия обеспечивает припуск под финишную обработку.

Сравнительные стендовые испытания обработанного указанным способом штока гидроцилиндра Ц-75 и необработанного штока при пути трения 80000 м показали, что интенсивность изнашивания рабочей поверхности обработанного ЭИЛ штока в 2÷3 раза меньше, чем необработанного.

Таким образом, применение предлагаемого способа электроискрового упрочнения и восстановления стальных поверхностей по сравнению с прототипом позволяет в рекомендуемых интервалах технологических режимов увеличить толщину покрытия, повысить качество обработки и обеспечить повышение износостойкости деталей узлов трения в 2÷3 раза.

Способ электроискрового упрочнения и восстановления изношенных стальных поверхностей, отличающийся тем, что в процессе обработки в область между легирующим электродом и обрабатываемой поверхностью подают углекислый газ, при этом обработку выполняют легирующим электродом из твердого сплава Т15К6, поддерживая рабочий ток в диапазоне 1,3-2,4 А, амплитудные значения напряжения 48-67 В при частоте импульсов 400 Гц, длительность разряда τ=44-76 мкс, время обработки 2-3 мин/см2.



 

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 области металлообработки, а именно к оборудованию для электрохимической обработки крупногабаритных тонкостенных деталей типа тел вращения.
Изобретение относится к способу нанесения маркировочных меток на внутреннюю поверхность ствола нарезного оружия. .
Изобретение относится к идентификационной системе в методе радиоактивных индикаторов для определения единицы нарезного огнестрельного оружия. .

Изобретение относится к способу создания поверхности с использованием разряда, предназначенному для создания поверхности торцевой части металлической пластины. .
Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в инструментальной промышленности для изготовления клейм ударного действия и предпочтительно клейм, предназначенных для механического нанесения литер, знаков на поверхности изделий, изготовленных из пластичных при холодном деформировании металлов, в том числе золота, платины, серебра, палладия и их сплавов.
Изобретение относится к способу идентификации огнестрельного оружия по следу от бойка на гильзе. .

Изобретение относится к устройствам для электрохимического маркирования металлических деталей. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке изделий из алюминиевых сплавов. .

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

Изобретение относится к электроэрозионной обработке (ЭЭО), а именно к рабочим средам для электроэрозионных копировально-прошивочных и вырезных станков. .
Изобретение относится к получению порошкообразных металлов, а именно к электроэрозионному диспергированию металлов. .

Изобретение относится к электрофизическим методам обработки, а именно к электроэрозионной обработке непрофилированным электродом-инструментом (проволокой). .

Изобретение относится к электрообработке металлов и сплавов, в частности к электроконтактной обработке вращающимся дисковым электродом. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при технологии изготовления труб из мартенситностареющих сталей. .

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения алюминиевого порошка и может быть использовано в производстве металлических порошков.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к составам рабочих сред для электроэрозионной обработки металлов. .
Изобретение относится к области электрофизической обработки, в частности к электроискровому упрочнению стальных поверхностей, и может быть использовано для повышения износостойкости поверхностей трения прецизионных деталей машин и инструментов
Наверх