СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ Российский патент 2004 года по МПК B23H5/00 B23H9/00 

Изобретение относится к области металлообработки, в частности касается методов электроискрового легирования, упрочнения металлических поверхностей и повышения износостойкости ответственных деталей машин.

Известен способ обработки поверхностей ответственных деталей, который традиционно состоит из электроискрового легирования металлической поверхности (см. А.Д. Верхотуров, И.М. Муха Технология электроискрового легирования металлических поверхностей. - Киев, Техника, 1982. - 184 с.), термической обработки и финишной механической обработки резанием для достижения заданной шероховатости и качества поверхностного слоя детали. Способ позволяет получить достаточно твердый поверхностный слой, способствующий обеспечению износостойкости детали.

Недостатками этого способа являются:

- значительная длительность и сложность процесса;

- неравномерность нанесения легирующего слоя и необходимость иметь большую величину припуска на механическую обработку;

- несоответствие экологическим требованиям;

- отсутствие направленного микрорельефа на рабочей поверхности детали, недостаточная ее износостойкость и др.

Известен способ нанесения покрытия (АС №833424, кл. В 23 Р 1/18, Бюл. №20 от 30.05.81 - принято за прототип), включающий электроискровое легирование металлических поверхностей твердым сплавом и последующее поверхностное пластическое деформирование детали, предварительно подвергнутой отжигу. Данный способ позволяет повысить износостойкость деталей, работающих в условиях трения, и устранить некоторые недостатки, отмеченные в предыдущем способе.

Однако данный способ обработки также отличается высокой сложностью и длительностью технологического процесса, не обеспечивает требуемого микрорельефа и износостойкости деталей после финишной обработки.

Достигаемый технический результат по заявленному изобретению - это существенное повышение износостойкости обработанной поверхности при совмещенном режиме выполнения операций ее легирования твердым сплавом, электромеханической упрочняющей обработки и выглаживающего воздействия сдвоенным инструментом с образованием направленного микрорельефа на поверхности детали.

Указанный технический результат достигается за счет того, что предварительно производят нормализацию детали, легирование совмещают с механической деформацией заглаживания поверхностного слоя при постоянном электромеханическом контакте детали и обрабатывающих инструментов, обработку проводят сдуплексированными обрабатывающими инструментами, при этом используют второй инструмент с цилиндрическим рабочим участком (ленточкой шириной f большей, чем осевая подача S, т.e. f>S), устанавливают последний соосно с основным и изолированно от него.

Суть изобретения состоит в следующем. На поверхность предварительно нормализованной детали, изготовленной из менее дефицитного и пластичного материала, при заданном режиме в процессе ее электромеханической обработки (ЭМО) с твердосплавного электрода - инструмента (катода, подключенного к источнику постоянного тока) переносят тугоплавкие компоненты твердого сплава (карбиды вольфрама, карбиды титана, нитриды титана, карбонитриды и др.). При этом обеспечивают высокую прочность сцепления указанных компонентов с основой путем взаимного проникновения, перемешивания и термомеханического проковывания поверхностного слоя детали, т.е. за счет специфических процессов, обусловленных ЭМО. В поверхностном слое происходит значительный рост плотности дислокации и формируется упрочненная структура "белого слоя". В отличие от известных способов предлагаемый технологический процесс отличается невысокой стоимостью оборудования, безопасностью работы. Толщина нанесенного (легированного) слоя на чистовом режиме по всей поверхности обработки имеет постоянную величину независимо от месторасположения на поверхности детали. А использованием в процессе ЭМО второго (сдуплексированного) инструмента, соосно установленного и изолированного от основного инструмента, обеспечивают дополнительный выглаживающий эффект, придают обрабатываемой поверхности характерный направленный микрорельеф и высокую износостойкость. Причем исключается традиционная механическая алмазно-абразивная финишная обработка, т.к. достигается требуемая по условиям эксплуатации точность размеров и шероховатость поверхностей.

Таким образом, в результате использования предлагаемого способа в поверхностном слое обрабатываемой детали создается термически упрочненная легированная твердым сплавом структура с регулярным микрорельефом поверхности и заданной шероховатости, чем обеспечивается высокая износостойкость сопряжений, работающих в тяжелых условиях трения, агрессивной среде и т.п.

Изобретение может быть использовано при упрочнении металлических поверхностей деталей машин путем электроискрового легирования. После предварительной нормализации детали обрабатываемую поверхность легируют тугоплавкими компонентами твердого сплава с использованием основного твердосплавного электрода-инструмента и механически деформируют поверхностный слой вторым инструментом. Легирование совмещают с механической деформацией заглаживания поверхностного слоя при постоянном электромеханическом контакте детали и обрабатывающих инструментов. Обработку проводят сдуплексированными обрабатывающими инструментами. Второй инструмент с цилиндрическим рабочим участком устанавливают соосно с основным и изолированно от него. Способ позволяет получить на обработанной поверхности направленный микрорельеф, обеспечивающий повышение ее износостойкости.

Способ обработки поверхности детали, включающий легирование обрабатываемой поверхности тугоплавкими компонентами твердого сплава с использованием основного твердосплавного электрода-инструмента и механическое деформирование поверхностного слоя вторым инструментом, отличающийся тем, что предварительно производят нормализацию детали, легирование совмещают с механической деформацией заглаживания поверхностного слоя при постоянном электромеханическом контакте детали и обрабатывающих инструментов, обработку проводят сдуплексированными обрабатывающими инструментами, при этом используют второй инструмент с цилиндрическим рабочим участком, устанавливают его соосно с основным и изолированно от него.