Способ упрочнения поверхности чугунных деталей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сака Советских

Социалистических

Республик

<"> 860982 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.01.78 (21) 2563189Г 25-С8 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.09.81. Бюллеrcna ¹ 33 (45) Дата опубликования. описания 07.09.81 (51) М. Кл.

В 23 Р 1/18

Государственный комитет ла делам изобретений и открытий,. (53) УДК 621.9.048.4. .06(088.8)

Г-F

Г

Г

И. И. Александров, A. T. Кравец, Э. М. Ривкин, I

А. П. Садовский, В. К. Фролов и В. И, Черноиваноо

1 - (72) Автюры изобретения (71) Заявитель

Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ

ЧУГУННЫХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к электрсфизическим методам обработки материалов и, в частности, касается способа упрочнения поверхности чугунных деталей.

Известны способы для упрочнепия металлических деталей при помощи электроискрового метода нанесением специального износостойкото покрытия на поверхность изделия (Ц.

Эти процессы состоят в нанесении в воздухе .материала электрода-инструмента (ЭИ) .на электрод-деталь (ЭД) . Крайняя неравномерность залегания нанесенного слоя является препятствием на пути использования этого метода упрочнения наряду с большой трудоемкостью дальнейшей обработки таких поверхностей.

Целью изобретения является повышение долговечности чугунных цилиндрических деталей, эксплуатируемых в условиях усиленного истирания.

Для этого по предлагаемому способу используют импульсы тока амплитудой не менее 90 А, длительностью не менее 1 мс и сивансностью не более 1,5, получая при этом упрочненный слой с толщиной в два раза и более превышающей высоту микронеровностей, при отсутствии в этом слое микротрещин.

На чертеже приведен график зависимости зоны упрочненпя от параметров ЭЭО, где hy — глубина упрочнснной зоны (мкм), h макс — высота микронеровнсстей (мкм) .

Приповерхностный эрозированный слой имеет специфический микрорельеф, полученный наложением лунок, образующихся в результате воздействия электрических разрядов на обрабатываемую поверхность. Под

ip поверхностью залегает металл с измененной .труктурой, получающейся вследствие локализованного разогрева и последующего резкого охлаждения. Обычно при ЭЭО стремятся получить наименьшую шерохова15 тость при минимальной глубине измененного слоя.

В процессе исследования было установ",åíî, что при приведенных граничных значениях среднего тока 60 А и длительности

2р пе менее 1 мс, что соответствует ограничению по частоте генерирования разрядных импульсов не более 1 кГц, получается зона с упрочненпой структурой поверхности величиной в два раза и более превышающей высоты микронеровностей. т. е. это соответствует величине зоны порядка 300 мкм. При поиске нижней границы среднего и амплитудного тока и нахождении его была определена и предельная величина скважности зс импульсов, которая находится из отношения

860982

3 периода следования импульсов к их длительности и оказывается равной не более

1,5. В свою очередь при помощи скважности легко совершить переход от амплитуды тока 1, к среднему току I, . Огра1ничение по скважности оказалось йео бходимым, так как при большей скважности даже при той же величине среднего тока величина упрочненной зоны резко уменьшается.

Из приведенного на чертеже графика зависимости зоны упрочнения от параметров ЭЭО видно, что зону упрочнения можно получить только при упомянутых параметрах ЭЭО и при этом в упрочненной зоне гарантируется отсутствие дефектов поверхности.

Было установлено, что при определенных параметрах импульсов для чугунных цилиндрических деталей, в частности втулок цилиндров дизельных двигателей, можно получить приповерхностный слой, имеющий структурные изменения, повышающие изнссостойкость деталей. Для эффективного использования упрочненного слоя необходимо, чтобы его глубина была достаточно велика. При этом надо учесть, что e|o величина не соответствует величинам измененного сломя, получаемым при известных параметрах эрозионного процесса. Увеличение этого слоя можно получить при известных режимах ЭЭО, применяя увеличенные амплитуды тока и длительности импульса. Однако при этом измененный слой невозможно эффективно использовать из-за сопутствующих таким режимам дефектов поверхности: наличия пор, неметаллических включений, неравномерности структуры, остаточных напряжений и т. д.

Было установлено, что можно подобрать параметры разрядных импульсов таким образом, чтобы получить качественно новое соотношение между глубиной лунок, определяющих высоту микронеровностей, физико-механическими свойствами и глубиной алегания приповерхностного слоя.

Для получения оптимального соотношения между глубиной лунок и указанным характеристиками приповерхностного слоя с упрочненной структурой необходимо, чтобы амплитуда тока разрядных импульсов была не менее 90 А, их длительность не менее

1 мс, что соответствует частоте следования

4 импульсов 1 кГц и скважности не более 1,5.

Для установления таких параметров процесса обработки были проведены исследования, позволившие выявить зависимость между упомянутыми параметрами разряд- ных импульсов и величиной зоны упрочнения. Из этой зависимости видно, что приведенное соотношение, при котором толщина упрочненной зоны вдвое превышает высоту микранеровностей, выполняется именно при указанных параметрах импульсов.

Верхние пределы значений амплитуды тока, длительности импульсов:и нижний предел по скважности не указываются потому, по наряду с упрочненной зоной толщиной не менее обусловленной вероятно появление сопутствующих дефектов поверхности, и главное, микротрещин, которые могут сделать деталь неработоспособной. Поэтому эти пределы для каждого вида чугуна индиьидуальны и должны отыскиваться экспериментальным путем.

Установление указанных параметров импульсов при назначении упрочняющего режима ЭЭО незатруднительно, так как ручки переключения частот генерируемых импульсов и их скважности выведены на панель управления генератором, а амплитуду импульсов то|ка можно установить по технологической инструкции на генератор импульсов.

Формула изобретения

Способ упрочнения поверхности чугунных деталей электроискро|вым методом, о т.тич аю щийся тем, что, с целью повышения долговечности деталей путем образования упрочненного слоя толщиной, не менее чем вдвое превышающей высоту микронеровностей, обработку ведут импульсами тока с амплитудой не менее 90 А, длительностью не менее 1 мс и скважностью не более 1,5, причем верхнюю границу длительности и амплитуды и нижнюю границу скпв ажности определяют опытным путем из условия отсутствия микротрещин поверхностного слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 83281, кл. В 23 P 1/18, 1949.

860982

4 1К таю

40 00 Ю 70 Е0 Ю,Ущ

Составитель В. Влодавский

Техред М. Гайдамак Корректор А. Галахова

Редактор И. Гольфельд

Заказ 5896

Изд. № 510 Тираж 1148

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома