СПОСОБ ОЧИСТКИ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОМ УПРОЧНЕНИИ Российский патент 2005 года по МПК B24C1/10 B23H5/06 

Предлагаемый способ относится к области машиностроения и может быть использован для удаления загрязнений с токопроводящих гранул рабочей среды при механическом упрочнении металлических заготовок.

Известен способ очистки шлифовальных кругов от загрязнений ультразвуком, дающий положительный эффект при наложении ультразвуковых колебаний на жидкость, заполняющую все пространство между инструментом и заготовкой или путем подвода колебаний непосредственно к инструменту при небольшой его массе [1].

К недостаткам известного способа относится отсутствие возможности проводить операцию упрочнения в ванне с жидкостью и значительное повышение требуемого времени на промывку рабочей среды относительно времени между соударениями гранул и заготовки, что приводит к изменению свойств поверхности рабочей среды и нарушению равномерности наклепа поверхностного слоя заготовки.

Известен также способ очистки, совмещенной с обработкой в жидкой среде [2], способ промывки гранул в процессе подачи их к заготовке в электрическом поле. К недостаткам известного способа относится участие избыточного количества жидкости, которое, в зависимости от расстояния до поверхности заготовки изменяет энергию соударения и не позволяет достичь равномерного наклепа поверхности.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ упрочнения с наложением на рабочую среду в виде жидкости и гранул электрического тока и периодической промывкой рабочей среды химически активными растворами [3]. К недостаткам способа относится неравномерное удаление загрязнений и только с поверхности гранул, что приводит к неравномерному упрочнению поверхности с малой величиной степени наклепа.

Изобретение направлено на получение требуемого наклепа и стабилизации степени наклепа поверхностного слоя металлических заготовок. Это достигается тем, что перед упрочнением и периодически в процессе упрочнения токопроводящие гранулы рабочей среды смачивают слабопроводящей ток жидкостью, например промышленной водой, величину подаваемого на рабочую среду напряжения поддерживают не ниже начала прохождения через цепь "рабочая среда-заготовка" тока и не выше начала коротких замыканий в той же цепи.

На чертеже показана схема осуществления способа.

Рабочая среда 1 в форме гранул, например шаров, подается к поверхности заготовки 2. Переменный или постоянный (прямой полярности) ток подают через электроды 3 от источника тока (не показан), имеющего электрическую цепь, включающую регулятор напряжения 4 и амперметр 5.

Способ осуществляют следующим образом: на рабочую среду 1 подают слабопроводящую ток жидкость, например техническую воду, после чего на поверхности гранул остается влажный токопроводящий слой. Включают источник тока и регулятором 4 повышают напряжение от нуля на электродах 3 до появления на амперметре 5 положительного значения тока. Включают подачу для перемещения рабочей среды 1 с жидкостью к заготовке 2. За счет прохождения тока через электроды 3 и рабочую среду 1 в жидкости на их поверхности образуется в результате реакции газ (на катоде - водород), который удаляет с поверхности гранул продукты обработки, количество которых по [3] с.142 достигает нескольких граммов в минуту, и устранение таких продуктов способствует поддержанию стабильной энергии соударения и степени наклепа поверхности. Регулятор напряжения ограничивает верхний предел напряжения по началу пробоя промежутка между гранулами и заготовкой 2, превышение которого может вызвать нарушение процесса упрочнения. Начало коротких замыканий в форме кратковременных пробоев визуально наблюдается по амперметру в виде всплесков тока. Ток может использоваться как униполярный, при котором рабочая среда 1 имеет отрицательный полюс, так и переменный, при котором очистка рабочей среды 1 происходит в период подачи на среду 1 отрицательной полуволны тока. Удаление несвязанных со средой 1 продуктов обработки происходит путем периодического полива на рабочую среду 1 слабопроводящей ток жидкости, например технической воды, которую в дальнейшем очищают от продуктов обработки одним из известных способов. Наличие постоянно очищенной рабочей среды 1 без излишков жидкости обеспечивает требуемую степень наклепа по всей поверхности заготовки.

Пример использования способа.

Плоские образцы из стали 40ХНМА упрочняли виброударным методом металлическими шарами диаметром 3 мм с частотой 33 Гц в течение 1 минуты на вибростенде с подводом напряжения от генератора 4,5-5 В, при котором ток составлял 1,3-1,8 А. Металлические шары смачивались промышленной водой путем пролива с периодом, меньшим, чем прекращение прохождения тока (около 10 секунд). После испытания микротвердости образцов степень наклепа поверхностного слоя составила 18-20%.

При тех же режимах упрочнения с использованием в качестве рабочей среды твердой и жидкой фазы, как это предлагается в /3/, степень наклепа изменялась от 3 до 15% при оптимальном значении степени наклепа 18-22%.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. T.1/ Под ред. В.П.Смоленцева. - М.: Высшая школа, 1983, 247 с.

2. Кузовкин А.В. Комбинированная обработка несвязанным электродом. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2001. 180 с.

3. Бабичев А. П., Бабичев И. А. Основы вибрационной технологии. - Ростов-на-Дону: ДГТУ, 1988. 624 с.

Изобретение может быть использовано для удаления загрязнений с токопроводящих гранул рабочей среды. Перед началом упрочнения и периодически в процессе упрочнения токопроводящие гранулы рабочей среды смачивают слабопроводящей ток жидкостью и подводят электрическое напряжение. Величину электрического напряжения поддерживают не ниже начала прохождения тока через электрическую цепь «рабочая среда-заготовка» и не выше начала коротких замыканий в той же цепи. В качестве слабопроводящей ток жидкости используют промышленную воду. Способ обеспечивает стабилизацию степени наклепа по всей поверхности металлической заготовки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки рабочей среды в виде токопроводящих гранул при механическом упрочнении металлических заготовок, включающий наложение на рабочую среду электрического напряжения, отличающийся тем, что перед началом упрочнения и периодически в процессе упрочнения токопроводящие гранулы рабочей среды смачивают слабопроводящей ток жидкостью, при этом величину электрического напряжения поддерживают не ниже начала прохождения тока через электрическую цепь «рабочая среда-заготовка» и не выше начала коротких замыканий в той же цепи.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве слабопроводящей ток жидкости используют промышленную воду.