Способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей



Способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей
Способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей
Способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей
Способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей
Способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей

 


Владельцы патента RU 2614913:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки закаленных стальных деталей электроискровым легированием. В способе электроискрового легирования закаленных стальных деталей осуществляют перенос легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием импульсных электроискровых разрядов между подключенными к источнику постоянного электрического тока в качестве анода электродом-инструментом, а в качестве катода деталью. При этом в процессе легирования осуществляют непрерывный контакт электрода-инструмента с деталью, а подвод к ним электрического тока осуществляют так, что 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch, где j - плотность тока (кА/см2), tch - длительность импульса тока (с), tp - длительность паузы между импульсами тока (с). Техническим результатом изобретения является упрочнение закаленных стальных деталей электроискровым легированием, обеспечивающее повышение производительности. 7 ил., 1 табл., 1пр.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки для упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием.

Из уровня техники известен способ электроискрового нанесения покрытий на металлические поверхности, заключающийся в том, что между вибрирующим электродом-инструментом и обрабатываемой деталью возбуждается электрический разряд в газообразной среде. При этом происходит направленный перенос материала обрабатывающего электрода (анода) на обрабатываемую деталь (катод) и осуществляется диффузионное сцепление его с материалом основы (Авторское свидетельство СССР №89933, 27.05.1943).

Недостатком известного способа является то, что при нанесении покрытий на термообработанные (закаленные) детали под упрочненным слоем образуется зона отпуска - зона сниженной твердости. Это приводит к продавливанию упрочненного слоя детали в процессе ее эксплуатации и, как следствие, к быстрому изнашиванию деталей.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому результату - прототипом - является способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей, заключающийся в переносе легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием электроискровых разрядов между подключенными к источнику электрического тока электродом-инструментом и деталью, при котором электроискровое (электроэрозионное) легирование производят в сочетании с ионным азотированием, которое осуществляют до или после процесса легирования в течение времени, достаточного для насыщения металла азотом на глубину зоны термического влияния (Тарельник В.Б. Упрочнение деталей компрессоров электроэрозионным легированием и ионным азотированием // Химическое и нефтяное машиностроение. 1996. №2, с. 77).

Недостатком прототипа является низкая производительность, обусловленная введением дополнительной операции ионного азотирования. Кроме того, процесс ионного азотирования требует применения сложного и дорогостоящего оборудования, что в конечном итоге увеличивает как текущие, так и капитальные затраты.

Задача изобретения - исключение дополнительной операции при упрочнении закаленных стальных деталей электроискровым легированием.

Техническим результатом, на который направлено изобретение, является повышение производительности упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе электроискрового легирования закаленных стальных деталей, заключающемся в переносе легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием импульсных электроискровых разрядов между подключенными к источнику постоянного электрического тока в качестве анода - электродом-инструментом, и в качестве катода - деталью, в процессе легирования осуществляют непрерывный контакт электрода-инструмента с деталью, а подвод к ним электрического тока осуществляют так, что 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch, где j - плотность тока (кА/см2), tch - длительность импульса тока (с), tp - длительность паузы между импульсами тока (с).

Изобретение поясняется иллюстрациями, на которых представлены:

на Фиг. 1 - принципиальная схема реализации способа упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием;

на Фиг. 2 - график микротвердости обработанной заявленным способом детали на различной глубине;

на Фиг. 3 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10>j, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch;

на Фиг. 4 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при j>100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch;

на Фиг. 5 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10≤j≤100, 10-3≤tch, tp>tch;

на Фиг. 6 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10≤j≤100, 10-5≥tch, tp>tch;

на Фиг. 7 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp<tch.

Заявленный способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей осуществляется следующим образом.

Электрод-инструмент 1 вводят в контакт с обрабатываемой деталью 2 и перемещают вдоль обрабатываемой поверхности используя, например, стандартную систему подачи 3 станка, управляемую системой 4 числового программного управления (ЧПУ), при этом контакт электрода-инструмента с деталью осуществляется непрерывно в процессе всей операции легирования (непрерывный контакт инструмента с деталью обеспечивается стандартными средствами, например, аналогичными применяемым при электромеханической обработке ЭМО - http://mirprom.ru/public/elektromehanicheskaya-obrabotka.html-0). При этом электрод-инструмент 1 подключают к положительному полюсу источника постоянного тока 5, а обрабатываемую деталь 2 - к отрицательному, кроме того, в цепь включают генератор 6 электрических импульсов (ГИТ), обеспечивающий подвод электрического тока к электрод-инструменту 1 и обрабатываемой детали 2 с параметрами: 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch, где j - плотность тока (кА/см2), tch - длительность импульса тока (с), tp - длительность паузы между импульсами тока (с).

В ходе обработки материал электрод-инструмента 1 переносится с анода (электрода-инструмента 1) на катод (обрабатываемую деталь 2).

Указанные параметры тока позволяют реализовать контактный электрический микровзрыв торцевой поверхности электрода и высокоинтенсивный перенос его материала на упрочняемую поверхность. При этом микротвердость обработанной детали увеличивается не хуже, чем в прототипе, а кратковременность процесса не приводит к отпуску термообработанной (закаленной) детали, что отчетливо представлено на Фиг. 2 и, как показали эксперименты, соблюдается в пределах заявленных диапазонов.

Выход параметров за пределы заявленных диапазонов делает обработку невозможной либо существенно снижает ее качество, а именно:

- при 10>j, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch перенос материала электрод-инструмента на упрочняемую поверхность не наблюдается, микротвердость обработанной детали остается неизменной (см. Фиг. 3);

- при j>100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch микровзрыв торцевой поверхности электрода сопровождается разбрызгиванием расплавленного материала электрода-инструмента, перенос материала электрода-инструмента на упрочняемую поверхность становится нестабильным, микротвердость обработанной детали по глубине изменяется скачкообразно как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения от исходного значения (см. Фиг. 4);

- при 10≤j≤100, 10-3≤tch, tp>tch чрезмерная длительность импульса тока приводит к отпуску термообработанной (закаленной) детали, что приводит к «провалу» 7 микротвердости обработанной детали по глубине (см. Фиг. 5);

- при 10≤j≤100, 10-5≥tch, tp>tch из-за малой длительности импульса тока перенос материала электрода-инструмента на упрочняемую поверхность резко (экспоненциально) снижается, микротвердость обработанной детали практически остается неизменной (см. Фиг. 6);

- при 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp<tch малая пауза между импульсами тока приводит к отпуску термообработанной (закаленной) детали, что приводит к «провалу» 7 микротвердости обработанной детали по глубине (см. Фиг. 7).

Пример реализации способа.

Были проведены эксперименты по твердосплавному легированию рабочих поверхностей деталей (дисковых фрез для металлообработки). В качестве материала электрода использовался твердый сплав ВК-8, материал обрабатываемых деталей - быстрорежущая (закаленная) сталь Р6М5 с исходной микротвердостью HK 740 единиц. Режимы обработки и результаты отражены в нижеприведенной Таблице.

Все эксперименты показали полное соответствие результатов графику на Фиг. 2 при соблюдении заявленных параметров J, tch и tp; выход хотя бы одного из указанных параметров за пределы заявленных диапазонов делает обработку невозможной либо существенно снижает ее качество.

Очевидно, что в процессе твердосплавного легирования с использованием предложенного способа отпуск обработанных закаленных деталей не наблюдается, микротвердость обработанных деталей монотонно возрастает по направлению к периферии. При этом необходимость проведения дополнительной операции (ионное азотирование) при упрочнении закаленных стальных деталей электроискровым легированием, как это имеет место в прототипе, полностью исключена при достижении, по крайней мере, не худших показателях качества обработки.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - исключение дополнительной операции при упрочнении закаленных стальных деталей электроискровым легированием - решена, а заявленный технический результат - повышение производительности - достигнут.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показывает, что указанные в независимом пункте формулы изобретения признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки для упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с

помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей, включающий осуществление переноса легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием импульсных электроискровых разрядов между подключенными к источнику постоянного электрического тока в качестве анода - электродом-инструментом и в качестве катода деталью, отличающийся тем, что процесс легирования осуществляют с введением электрода-инструмента в непрерывный контакт с деталью и подводом к ним электрического тока с параметрами 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch, где j - плотность тока, кА/см2, tch - длительность импульса тока, с, tp - длительность паузы между импульсами тока, с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области порошковой металлургии и катализаторной промышленности и может быть использовано для получения мелкодисперсных порошков электропроводных металлов методом электроэрозионного диспергирования.

Изобретение может быть использовано для упрочнения рабочих поверхностей почвообрабатывающих орудий сельскохозяйственных машин, эксплуатирующихся в условиях абразивного изнашивания.

Изобретение относится к электроабразивному шлифованию внутренних поверхностей отверстия сложной формы в детали. В способе электроабразивное шлифование осуществляют в три этапа.

Изобретение относится к получению пористых структур на поверхности изделий из титана или его сплава и может быть использовано при изготовлении эндопротезов и зубных имплантатов на титановой основе, для подготовки поверхности титановых имплантатов под нанесение биосовместимых покрытий, а также для получения носителей катализаторов и композитных материалов.

Изобретение относится к области электрохимической обработки и может быть использовано в электролитических режущих инструментах. Устройство содержит источник питания, первый катод, расположенный с возможностью образования первого зазора между ним и первой стороной заготовки для протекания электролита, второй катод, расположенный с возможностью образования второго зазора между ним и второй стороной заготовки для протекания электролита.

Изобретение относится к обработке изнашиваемых поверхностей стальных изделий. В способе изнашиваемую поверхность изделия покрывают слоем индия методом электроэрозионного легирования при энергии импульса Wp=0,01-0,03 Дж, после чего на покрытую индием поверхность методом электроэрозионного легирования наносят износостойкий композитный материал при энергии импульса Wp=0,35-0,42 Дж, при этом используют электрод, предварительно изготовленный из износостойкого композитного материала следующего состава: >10-30 вес.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию вкладышей подшипников скольжения.

Изобретение относится к области машиностроения. В способе вначале при электроэрозионной обработке заготовки формируют требуемый профиль зубчатого колеса, а после путем его электрохимической обработки обеспечивают требуемые параметры поверхности.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической обработки винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки для изготовления статоров с равномерной толщиной обкладки из эластомера, применяемых в винтовых героторных гидравлических двигателях для бурения нефтяных скважин.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической обработки винтового зубчатого профиля внутренней поверхности в отверстии трубчатой заготовки для изготовления статоров с равномерной толщиной обкладки из эластомера, применяемых в винтовых героторных гидравлических двигателях для бурения нефтяных скважин.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию вкладышей подшипников скольжения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении запорных устройств, например, для нефтегазовых магистралей. Способ обработки сопрягаемых поверхностей запорного устройства, выполненного в виде расположенного между щеками шибера, включает обработку шибера в рабочем положении низковольтными импульсами переменного тока в воздушной среде с возвратно-поступательным перемещением шибера относительно щек и вибрацией щек относительно шибера, при этом наибольшие амплитуды импульсов переменного тока совмещают с периодом сближения упомянутых сопрягаемых поверхностей и обработку ведут до достижения стабильной величины тока.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к нанесению покрытий. Способ электроискрового нанесения покрытия на деталь включает контактную обработку поверхности детали, подключенной к отрицательному полюсу источника тока, вращающимся электродом, подключенным к положительному полюсу источника тока.

Изобретение относится к электроэрозионной обработке. Устройство 100 для электроэрозионного объемного копирования содержит бак 110 для размещения текучей среды 112 и электроды 104, 106, устанавливаемые в баке 110 и имеющие формы 120, задающие формы участкам 122, 162 заготовки 102.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может быть использовано для обработки подшипниковых шеек валов, контактирующих с вкладышами подшипников скольжения.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию поверхностей стальных деталей. В способе сначала на поверхность стальных деталей наносят слой антифрикционного покрытия из меди на режимах, при которых ток короткого замыкания Jкз=0,5-0,6 A, напряжение холостого хода Uхх=56,1 В, емкость накопительного конденсатора С=20 мкФ, а затем слой покрытия из износостойкого высокотвердого металла или его карбида, выбираемого из группы Ti, V, W, на режимах, при которых ток короткого замыкания Jкз=2,0-2,2 А, напряжение холостого хода Uхх=68,7 В, емкость накопительного конденсатора С=300 мкФ.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может быть использовано для ремонта деталей машин.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию поверхностей вкладышей подшипников скольжения.

Изобретение относится к электроэрозионному формообразованию прецизионных сферических поверхностей. Электроэрозионную обработку осуществляют вращающимся электрод-инструментом, подаваемым продольно вдоль оси, пересекающейся с осью вращающейся заготовки в центре сферической поверхности, причем используют трубчатый электрод-инструмент, выполненный из двух соосных частей, каждая из которых разделена на равное, не менее трех, число сегментов, равномерно распределенных по окружности, обеспечивающий возможность осевого смещения одной части относительно другой.

Изобретение относится к технологии ремонта деталей, в частности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию. Способ оребрения наружной поверхности стальной трубы теплообменного аппарата включает формирование на трубе поверхностных слоев путем электроэрозионного легирования поверхности стальной трубы электродом из меди, бронзы, стали или графита, при котором задают шероховатость легированной поверхности от 1 до 200 мкм изменением энергии разряда в диапазоне Wp = 0,01-6,8 Дж. Способ обеспечивает повышение качества поверхности трубы теплообменника при снижении энергозатрат и упрощении технологии. 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 9 ил.
Наверх