Способ обработки стальных деталей

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Са. эз. Советских .С щиалистических

Республик о»998542 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено Об.1131 (21) 3351213/22-02 с присоединением заявки №(23) Приоритет—

Опубликовано 2302.83. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 2302.83

f$g) М Кд 3

С 21 Xi 1/78

С 21 В 6/04

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (ЯЗ) УДК 621 ° 785 . 79 (088. 8 ) (72) Авторы изобретения

A.Ï. Бушмин-, A.A Невшупа и Н.С. Акули

{71) Заявитель

Кубанский сельскохозяйственный инст (54 ) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕИ

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено .для повышения износостойкости иэделий из малоуглеродистых сталей.

Известен способ терьыческой обработки металлов, включающий нагрев под закалку с последующим охлаждением в закалочной среде !1 1.

В. зависимости от температуры и закалочной- среды можно изменить структуру стали и повысить износостойкость стальных изделий. Однако данный способ не обеспечивает полного перевода аустенита „в мартексит.

Иногда остаточный ахстенйт составляет до 30%. Для более полного перевода аустенита s мартенсит применяют обработку холодом .

Известен способ термической обработки инструмента, согласно которому с целью повышения износостойкости производят обработку холодом ударным погружением в жидкую среду 2).

Однако обработка этим способом малоуглеродистых сталей не дает положительных результатов, так как в. стали мало остаточного аустенита и резервы повышения износостойкости также малы.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности,и достигаемому результату является способ об- работки стальных деталей, включающнй закалку и обработку холодом. Детадь перед обработкой холодом предварительно подвергают электроискровому .. легированию специальными,упрочняю10 щими электродами.

В результате. электроискрового легирования поверхность детали, из.готовленной из мапоуглеродистой стали, насыщается легирующими элемени.= углеродом Последующая обре ботка холодом повышает износостой» кость таких-деталей 3 ).

Однако известный способ малопроизводителен, так как осуществляется в большинстве случаев вручную. установок же для автоматическохо легирования сложнопрофильных деталей еще не существует. Максимальная производительность, которую удается достичь, не превышает на существующих установках нескольких квадратных сантиметров в минуту.

Целью изобретения является повышение износостойкости деталей и повышение производительности процесса

30 обработки

998542

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки стальных деталей, включающему нагрев, диффузиональное насыщение поверхности, закалку и обработку холодом, диффузионное насыщение осуществляют твердосплавным ферромагнитным порошком при нагреве в электромагнитном поле.

В результате электродиффузионного легирования поверхность детали, 10 изготовленной из малоуглеродистой стали, насыщается легирующими элементами и углеродом. При этом образуется поверхностный диффузионный слой толщиной 0,2-3 мм, который об- 15 ладает свойствами закаливания и содержит легирующие элементы.

Процесс электродиффузионного ле- гирования в электромагнитном поле может осуществляться на установках О для электроферромагнитной обработки.

Обрабатываемую деталь помещают таким образом, чтобы между сердечником электромагнита и деталью могли поместиться частицы легирующего Фер- 5 ромагнитного порошка. Ферромагнитный порошок удерживается на торце сердечника электромагнита магнитным полем и соприкасается с поверхностью детали. Через сердечник электромагнита, ферромагнитный порошок и деталь от источника постоянного тока пропускают электрический ток плотностью, например, 0,5 - 10 A/cM, сер2 дечник электромагнита — анод. При вращении детали частицы порошка сколь.з зят по поверхности детали, при этом одновременно осуществляется электродиффузия материала порошка в металл детали.

Плотность тока, проходящего через 40 ферромагнитный порошок, определяет скорость и глубину электродиффузионного легирования. Плотность тока не должна превышать критическую, при которой начинается оплавление частиц порошка и их налипание на поверхность детали, так как это снижает чистоту обработки поверхности.

Сердечник электромагнита имеет сменные наконечники, Форму и размеры 5О которых выбирают в зависимости от

Формы и размеров обрабатываемой детали.

Электродиффузионное легирование в десятки раз производительнее электроискрового легирования. Этим способом можно одновременно обрабатывать большую поверхность детали,,свыше 100 см .

Процесс электродиффуз ионного легирования может быть легко механизирован и автоматизирован, так как между деталью и наконечником электромагнита нет жесткой связи (ферромагнитный порошок облегчает любую форму обрабатываемой поверхности детали). 65

В.качестве легирующих ферромагнитных порошков применяют порошки ферробора, ферротитана, ферровольфрама и другие, придающие поверхности детали повышенную износостойкость, твердость, антикоррозионную стойкость.

После электродиффузионного легирования деталь подвергают обработке холодом в жидкой среде, например жидком азоте. Время обработки выбирают в зависимости от. размеров и формы детали. Для многих деталей машин время электродиффузионного легирования составляет 5-10 мин, время обраббтки холодом в жидком азоте

1-15 мин.

После такой обработки значительно повышается их износостойкость.

Пример. Деталь (шкворень поворотного кулака автомобиля ЗИЛ), изготавливаемую из ст.40, легируют электродиффузионным способом и обрабатывают в жидком азоте. Материал легирующего порошка - ферробор.

Режим обработки: скорость вращения детали, 250 об/мин, ток электродиффузионного легирования 2 A/см2, рабочее напряжение 36 В, время легирования 10 мин, время обработки в жидком азоте 5 мин, производитель- . ность легирования 60 см /мин.

После электродиффузионного легирования образовался легированный слой толщиной 0,3 мм..Затем деталь подвергают обработке холодом в жидком азоте. Поверхность детали стала более твердой (микротвердость

1200 кг/мм,а сердцевина осталась прежней).

Износостойкость шкворня повысилась в 5 раз по сравнению с необработанным.

Скорость электродиффузионного легирования в зависимости от формы деталей составляет 10 - 60 cM /Mèí, а электроискрового - лишь О, 5-

1,0 смфмин, т.е. электродиффузионное легирование производительнее электроискрового в 10-60 раз. При этом чистота легированной поверхности также повышается на 2-3 класса.

По указанным режимам можно обрабатывать и другие детали цилиндрической формы, например валы, полуоси, шкворни, пальцы и другие детали, изготовляемые из ст.5, ст.10, ст.45 для автомобилей, автогрейдеров, бульдозеров, самоходных катков, скреперов, тракторов H других машин.

Таким образом, использование предлагаемого способа обработки стальных деталей позволяет значительно повысить их,износостойкость, заменить дорогостоящие легированные стали, применяемые для изготовления ответственных деталей, более дешевыми нелегированными сталями. Предлагаемый способ по меньшей мере в 10 раз

998542

Составитель Р. Клыкова

Редактор О. Половка Техред Л. Пекарь: КорректорЮ. Макаренко

Заказ 1080/47 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 производительнее, чем способы с применением злектроискрового легирования или химико-термической обработки.

Внедрение электродиффузионного легирования вместо электроискрового легирования или химико-термической 5 обработки на четырех ремонтных предприятих "Главкраснодаравтотранс" за счет повышения производительности труда и увеличения износостойкости деталей дало экономический эффект 10 свыше 70 тыс.руб. в год.

Формула изобретения

Способ обработки стальных деталей, включающий нагрев, диФфузионное 15 насыщение поверхности, закалку и обработку холодом, о т л и ч, а юшийся тем, что, с целью повьааения износостойкости деталей и повышения производительности процесса, диффузионное насыщение осуществляют твердосплавным ферромагнитным порошком при нагреве в электромагнитном поле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Самохоцкий А.И; Технология термической обработки металлов. М., Машгиз, 1962, с.75-79.

2. Авторское свидетельство СССР

9 485161, кл. С 21 D 6/04, 1972.

З.-Авторское свидетельство СССР

9 697575, кл..С 21 D 1/78, 1978 °