Способ улучшения обрабатываемости металлопорошковых сплавов


 


Владельцы патента RU 2519434:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) (RU)

Изобретение относится к обработке металлокерамических материалов резанием, в частности к формированию поверхностного слоя пористых металлокерамических спеченных материалов, которые могут быть использованы при производстве деталей из антифрикционных материалов, которые применяются в качестве самосмазывающихся подшипников скольжения для установки в спидометрах, распределителях зажигания, стартерах, стеклоочистителях, стеклоподъемниках автомобилей и тракторов, глубинных насосах, бытовой технике. Способ обработки включает удаление основной части припуска детали механической обработкой, после чего поверхность подвергают воздействию химически активного раствора, поступающего в зону резания из емкости-активатора, наполненного раствором, с пропусканием через него электрического тока с напряжением до 28 В и силой тока до 2,4 А с обеспечением процесса электрохимического травления. В результате обработки улучшается обрабатываемость металлокерамических сплавов. 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлокерамических материалов резанием, в частности к способам формирования поверхностного слоя пористых металлокерамических спеченных материалов.

В настоящее время в машиностроении металлокерамические материалы, использующиеся в качестве самосмазывающихся подшипников скольжения, получили широкое применение при изготовлении антифрикционных вкладышей и втулок в транспортной и нефтяной промышленности. Заготовки получают методом порошковой металлургии, окончательные геометрические параметры изделий достигаются за счет чистовой механической обработки, соответственно при которой не удается обеспечить такие требуемые параметры качества поверхностного слоя металлокерамических спеченных материалов, как пористость поверхности и шероховатость.

Установлено [1], что механическая обработка пористых металлокерамических материалов сопровождается более существенными изменениями материала в поверхностном слое, чем при обработке литых материалов и сплавов. При воздействии кромки режущего инструмента на обрабатываемую поверхность пористых металлокерамических сплавов наблюдается существенная деформация поверхностного слоя, способствующая его уплотнению. Процесс обработки сопровождается интенсивным затягиванием пор и значительным снижением шероховатости поверхности. В результате снижения поверхностной пористости изделий не удается достичь требуемого уровня самосмазывания подшипников скольжения, что является причиной их повышенного износа и преждевременного выхода из строя.

С целью обеспечения качества поверхностного слоя металлокерамических материалов рекомендовано применять обработку свободным абразивом, к которой относятся такие варианты, как вибрационная, магнитно-абразивная и магнитные виды обработки, отделочно-зачистная, обработка свободным абразивом с применением уплотняющих его инерционных сил и финишная обработка деталей уплотненным потоком свободного абразива. Во всех перечисленных выше способах силовое воздействие абразива на обрабатываемую поверхность осуществляется за счет наложения гравитационного, электромагнитного полей и центробежных сил [2]. Также существуют различные варианты обработки связанным абразивом.

Тем не менее данные способы обработки не позволяют получить поверхность, отвечающую одновременно всем техническим требованиям к поверхности металлокерамических сплавов. Применение свободного абразива способствует шаржированию устьев пор на сформированной поверхности, а также связано со сложностью контроля границ обрабатываемой зоны. Резание связанным абразивом также способствует снижению поверхностной пористости и снижению шероховатости ниже допустимого уровня.

Наиболее близкими методами по своему содержанию с предлагаемым для повышения эффективности чистовой обработки являются методы механической обработки с использованием электрических и магнитных воздействий [Л3]. Таким образом, для обработки металлокерамических материалов в качестве прототипа выбран метод с введением электрического тока в зону резания [3]. Режим обработки с введением электрического тока определяется плотностью тока, представляющей собой отношение силы тока к площади срезаемого слоя.

Техническим результатом заявляемого метода обработки является улучшение обрабатываемости металлопорошковых сплавов, что достигается снятием основной части припуска за счет механической обработки, после которой поверхность подвергают воздействию химически активного раствора, поступающего в зону резания через шланг из емкости-активатора, с пропусканием через него электрического тока.

Отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в использовании при обработке поверхностного электрического заряжения зоны резания [4] посредством подачи в зону резания химически активного раствора и, таким образом, создаются все условия для электрохимической обработки. Активация проводится малыми электрическими токами. Этот ток требуется для поддержания заданного электродного потенциала, который является главной характеристикой режима электрохимической активации. Зона резания, омываемая потоком химически активного раствора, поляризуется относительно введенного в струю дополнительного электрода. Данный метод характеризуется тем, что для него используются поверхностные химические, электрохимические и физико-химические эффекты.

Изменяя полярность и величину приложенного к зоне резания потенциала, можно влиять на адсорбционные процессы и прочность поверхностного слоя [4].

Данный вид активации может, в зависимости от условий применения, проводиться как в катодной, так и в анодной области.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется принципиальной схемой, на которой представлена обрабатываемая заготовка (1); контактирующий с ней режущий инструмент (2); динамическое токосъемное устройство (3), позволяющее осуществлять подвод электрического тока к обрабатываемой детали без участия в электрической цепи режущего инструмента; активатор (4), представляющий емкость с электродом (6), которая заполняется химически активным раствором; устройство подвода сжатого воздуха (5) для регулировки подачи СОТС; источник питания (7); микроамперметр (8) и переменный резистор (9).

Принцип работы установки заключается в удалении основной части припуска за счет механической обработки, при которой полученная поверхность из-под резца подвергается воздействию химически активного раствора, поступающего из емкости в зону резания, с пропусканием электрического тока. При этом электрическая цепь замыкается через струю раствора, контактирующую с обрабатываемой поверхностью. В качестве анода в данной схеме служит динамическое токосъемное устройство, катодом является электрод, расположенный в активаторе-емкости, наполненной раствором. Таким образом, протекает процесс резания и последующего травления механически обработанной поверхности с целью удаления тонкого слоя металла, способствующего закупориванию пор у поверхности. Химический реактив, подаваемый в зону резания для повышения интенсивности процесса очистки затянутых пор, ускоряет травление поверхности. Состав его выбирается в зависимости от марки и состава обрабатываемого материала. Так, например, при обработке материалов на основе пористого бронзографита целесообразно использовать водный раствор сульфата меди (II).

Скорость процесса очистки пор и достижение требуемой шероховатости поверхности также регулируется изменением величины силы тока в цепи, напряжением. Рекомендуемые режимы электрохимической обработки: напряжение до 28 В, сила тока до 2,4 А.

Источники информации

1. Артамонов А.Я., Кононенко В.И., Болыпеченко А.Т. Механическая обработка пористых металлокерамических материалов. К.,УкрНИИНТИ, 1968, с.2-14.

2. Машенцев А.А. Повышение эффективности финишной обработки деталей из порошковых материалов уплотненными мелкодисперсными средами. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. Пенза, 2007, с.5-11.

3. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. М.: Высшая школа, 1974. С.469-470 (прототип).

4. Латышев В.Н. Повышение эффективности СОЖ. М.: Машиностроение, 1985. С.59.

Способ обработки металлокерамических сплавов, включающий удаление основной части припуска детали механической обработкой, после которой поверхность подвергают воздействию химически активного раствора, поступающего в зону резания из емкости-активатора, наполненного раствором, с пропусканием через него электрического тока, отличающийся тем, что на поверхность воздействуют химически активным раствором, через который пропускают электрический ток с напряжением до 28 В и силой тока до 2,4 А с обеспечением процесса электрохимического травления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке лазером при изготовлении и ремонте различных машин и механизмов. Для повышения физико-механических свойств инструментальных и конструкционных материалов осуществляют лазерную обработку изделий с использованием лазера импульсного действия при полезной энергии импульса 60-500 Дж, плотности мощности импульса 1,2·1010-4,3·1011 Вт/м2, длине волны 1,064·10-6 м, продолжительности импульса 0,8·10-3 с, диаметре луча 1,2·10-3-2,5·10-3 м и расстоянии от места облучения до упрочняемой поверхности 12-30 мм.
Изобретение относится к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов. Может использоваться в газотурбинных двигателях (ГТД) для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению износостойкого антифрикционного самосмазывающегося сплава с большим содержанием олова. Распыленные порошки состава Al-40Sn прессуют в брикет и спекают в инертной атмосфере при температуре 590-615°C в течение 90-30 минут.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению деталей из низколегированных порошковых материалов на основе железа с повышенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению изделий из жаропрочных никелевых сплавов. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности термической обработке спеченных изделий с открытой пористостью в электролите. .

Изобретение относится к области термической обработки режущего инструмента. .

Изобретение относится к области упрочняющей обработки твердых сплавов инструментального назначения. .

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к способам модификации изделий из твердых сплавов, применяемых для холодной и горячей механической обработки металлов и металлических сплавов, например, резанием. Твердосплавное изделие облучают быстрыми электронами при флюенсах, меньших 1·1012 эл/см2, и проводят стабилизирующий отжиг в интервале температур от 200 до 350 °С. Обеспечивается стабилизация механических характеристик. 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изделиям из карбидсодержаших твердых сплавов, применяемым для холодной и горячей механической обработки металлов и сплавов, например, резанием. Способ получения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов вольфрамовой (ВК) и титано-вольфрамовой (ТК) групп включает спекание карбидсодержащих сплавов при температуре 1400-1650°C и охлаждение. После спекания производят вакуумный отжиг с нагревом до температуры 1050°C-1250°C и выдержкой 1 час, а последующее охлаждение осуществляют вместе с печью в течение 4 часов. Повышается стойкость карбидсодержащих сплавов. 8 ил., 5 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изделиям из твердых сплавов, применяемым для холодной и горячей механической обработки металлов и сплавов, например, резанием. Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение технического процесса термообработки твердых сплавов,. Способ термической обработки твердосплавного изделия включает спекание твердосплавного изделия и охлаждение. Спекание проводят при температуре 1650°С, затем осуществляют вакуумный отпуск с нагревом до температуры 1050°С-1250°С и выдержкой 1 час, а охлаждение проводят вместе с печью в течение 4 часов. Увеличиваются твердость, прочность и стойкость изделий. 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано в производстве тяжелонагруженных деталей газотурбинных двигателей, работающих в условиях градиента температуры и имеющих механические свойства, меняющиеся по сечению. Способ получения биметаллического диска газотурбинного двигателя включает засыпку в капсулу для диска, состоящего из ободной и ступичной частей, гранул двух жаропрочных никелевых сплавов, горячее изостатическое прессование капсулы и последующую термообработку. В капсулу для диска засыпают гранулы двух жаропрочных никелевых сплавов, различающихся по температуре сольвуса не более чем на 5-10°С. Для засыпки ободной части диска используют гранулы одного жаропрочного никелевого сплава с фракцией 140 мкм и более. Для ступичной части используют гранулы другого жаропрочного никелевого сплава с фракцией не более 70 мкм, при этом горячее изостатическое прессование и термообработку проводят при одной температуре, превышающей температуру сольвуса каждого сплава. Повышается КПД, ресурс и надежность и снижается вес газотурбинного двигателя за счет более высоких характеристик прочности и сопротивления малоцикловой усталости в ступице дисков турбины и повышенных характеристик жаропрочности и трещиностойкости на их ободе. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения деталей аддитивным спеканием. Предложен способ производства детали на основе сплавов Co-Cr-Mo, имеющих значения среднего предельного удлинения при 800°C более 10% и среднего предела текучести при 800°C более 400 МПа. Способ включает получение спеченной детали аддитивным спеканием порошков сплава на основе Co-Cr-Mо, проведение двух термических обработок с промежуточным охлаждением. Снижается хрупкость полученных деталей, повышается пластичность и предел текучести при высоких температурах. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии сплавов на основе алюминия, используемых в подшипниках скольжения. Cпособ получения антифрикционного износостойкого сплава на основе алюминия включает получение смеси чистых порошков алюминия и олова, содержащей 35-45% вес. олова, формирование брикетов с пористостью 12-18%, их спекание в безокислительной атмосфере при температуре 585-615°С в течение 45-60 минут с последующим угловым прессованием спеченного сплава с сохранением ориентации плоскости течения материала во время пластической обработки при интенсивности деформации не менее 100%. Техническим результатом изобретения является обеспечение максимальной износостойкости сплава при сухом трении. 4 ил., 1 табл.

Группа изобретений относится к получению азотированных спеченных стальных деталей. Получают предварительно легированный стальной порошок на основе железа, включающего менее 0,3 мас.% Mn, по меньшей мере один элемент из группы: 0,2-3,5 мас.% Cr, 0,05-1,2 мас.% Mo и 0,05-0,4 мас.% V, и максимум 0,5 мас.% неизбежных примесей. Упомянутый стальной порошок смешивают со смазывающим веществом и графитом, уплотняют под давлением 400-2000 МПа, спекают полученную прессовку в восстановительной атмосфере при температуре 1000-1400 °С и азотируют спеченную деталь в азотсодержащей атмосфере при температуре 400-600 °С с продолжительностью выдержки менее 3 часов. Полученная деталь имеет износостойкость при скользящем контакте и наличии смазки, обеспечивающую безопасный износ при давлении Герца, составляющем до по меньшей мере 800 МПа при испытании при скорости скольжения 2,5 м/с в течение 100 секунд. Обеспечивается получение спеченных стальных деталей с износостойкими свойствами, сравнимыми со свойствами деталей, изготовленных из отбеленного чугуна. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил., 5 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к способам радиационного упрочнения поверхностей изделий из твердых сплавов, в частности режущего инструмента из твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой. Способ упрочнения поверхности режущего инструмента из твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой включает воздействие на поверхность инструмента потоком электронов. Обеспечивают получение поверхностью инструмента заряда 0,1- 0,8 мK/см2, при этом на поверхность инструмента воздействуют потоком электронов с энергией электронов 0,5-1,5 МэВ в течение не менее 10 с. Повышается износостойкость инструмента и срок его службы. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу изготовления трехмерного изделия. Способ изготовления трехмерного изделия (11) из жаропрочного сплава на основе никеля, кобальта или железа (12) характеризуется тем, что осуществляют последовательное нанесение на пластину-подложку порошка или суспензии порошка сплава на основе никеля, кобальта или железа и наращивание изделия аддитивным процессом с получением изделия (11) с анизотропией свойств. Затем проводят термическую обработку полученного изделия (11), обеспечивающую перекристаллизацию и/или укрупнение зерен для снижения анизотропии свойств изготавливаемого изделия. Изготавливают трехмерное изделие аддитивным способом без анизотропии свойств. 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к изготовлению породоразрушающего инструмента. Формируют в графитовой форме композиционную матрицу инструмента, содержащую включения в виде алмаза или твердого сплава, прессуют, затем проводят нагрев спрессованного инструмента до температуры пропитки с горячим прессованием и охлаждают инструмент на воздухе до 350°C. После снятия графитовой формы погружают инструмент в воду комнатной температуры и проводят последующую сушку. После сушки проводят закалку инструмента криогенной обработкой путем погружения его в жидкий азот и выдержкой в нем 16-20 минут, при этом формирование композиционной матрицы в графитовой форме осуществляют с учетом ожидаемого уровня остаточных напряжений в инструменте после криогенной обработки. Обеспечивается повышение стойкости и качества породоразрушающего инструмента. 1 табл.
Наверх