СПОСОБ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО УПРОЧНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2012 года по МПК B23H1/08 B23H9/00 

Описание патента на изобретение RU2440873C1

Изобретение относится преимущественно к области электрофизической обработки, в частности к электроискровому легированию стальных поверхностей, и может быть использовано для упрочнения и восстановления изношенных поверхностей трения прецизионных деталей машин и инструментов.

Известен способ упрочнения и восстановления поверхностей трения электроискровой обработкой в воздушной среде с использованием твердосплавных легирующих электродов [Верхотуров А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании. - Владивосток: Дальнаука. - 1995 г. - 323 с.]. Несмотря на значительные преимущества восстановления и упрочнения стальных поверхностей электроискровым легированием (ЭИЛ), данный способ имеет недостатки: небольшая толщина, низкая сплошность и высокая пористость формируемых покрытий. Кроме того, образующиеся в покрытии оксиды металлов приводят к разрушению поверхностного слоя, ограничивая ресурс и надежность узлов трения.

Известен способ электроискрового легирования, наиболее близкий по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению, принятый за прототип [пат. 2355522, РФ, МПК B23H 5/00. Способ электроискрового упрочнения металлических поверхностей. / Алов В.А, О.М.Епархин, И.Н.Куприянов, И.М.Соцкая, Ю.В.Янчевский]. В предложенном способе обработка осуществляется путем образования многослойных покрытий, при этом каждую поверхность упрочняемого слоя после достижения его максимальной толщины подвергают активации полированием для последующего электроискрового упрочнения. После достижения максимальной толщины вторичного и последующих слоев процесс активации полированием повторяется. Такой подход позволяет увеличить толщину покрытия, повысить микротвердость и улучшить качество обработки.

Однако формирование многослойного покрытия указанным электроискровым способом приводит к повышению трудоемкости, себестоимости реализуемой технологии и уменьшению прочности сцепления покрытия с основой. Кроме того, предлагаемый способ увеличивает толщину покрытия и повышает его микротвердость в недостаточной степени, что не обеспечивает желаемой износостойкости поверхностей трения.

Технической задачей изобретения является разработка способа повышения эффективности электроискрового упрочнения и восстановления изношенных поверхностей прецизионных деталей и инструментов; техническим результатом - увеличение толщины формируемого покрытия, обладающего высокой микротвердостью и износостойкостью.

Технический результат достигается тем, что в процессе электроискрового воздействия в область между легирующим электродом и обрабатываемой поверхностью подается углекислый газ. При этом рабочий ток поддерживают в диапазоне Ip=1,3÷2,4 А, амплитудные значения напряжения U=48÷67 В при частоте импульсов 400 Гц, длительность разряда τ=44÷76 мкс, время обработки t=2÷3 мин/см2, с использованием легирующего электрода из твердого сплава Т15К6.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему чертежом. На чертеже приведено покрытие 1, полученное в указанных технологических условиях на стальном образце 2, которое отличается высокой сплошностью, микротвердостью и меньшей пористостью.

Положительный эффект заявляемого способа заключается в следующем. Углекислый газ защищает зону обработки от образования оксидов металлов в эрозионных частицах и в покрытии. В связи с тем, что атомный радиус углерода ra=1,52 нм, кислорода ra=1,36 нм, а размеры октаэдрических пустот кристаллической решетки железа равны 1,25 нм, атомы кислорода и углерода способны при диссоциации углекислого газа в канале искры образовывать твердые растворы внедрения, повышая микротвердость и, как следствие, износостойкость покрытия.

Пример. В соответствии с предлагаемым способом была восстановлена и упрочнена поверхность штока гидроцилиндра из стали 45, имеющая износ 0,10 мм. Микротвердость рабочей поверхности штока после изнашивания и шлифования составляет Hµ=5,0÷6,0 ГПа. Обработку ЭИЛ выполняли легирующим электродом из твердого сплава Т15К6 в среде углекислого газа с параметрами электроискрового легирования: рабочий ток Ip=1,5 А, амплитудное значение напряжения U=60 В, длительность разряда τ=44 мкс, время обработки t=3 мин/см2, что позволило создать покрытие толщиной 0,20 мм на сторону с микротвердостью Hµ=8,0÷11,0 ГПа. Полученная толщина покрытия обеспечивает припуск под финишную обработку.

Сравнительные стендовые испытания обработанного указанным способом штока гидроцилиндра Ц-75 и необработанного штока при пути трения 80000 м показали, что интенсивность изнашивания рабочей поверхности обработанного ЭИЛ штока в 2÷3 раза меньше, чем необработанного.

Таким образом, применение предлагаемого способа электроискрового упрочнения и восстановления стальных поверхностей по сравнению с прототипом позволяет в рекомендуемых интервалах технологических режимов увеличить толщину покрытия, повысить качество обработки и обеспечить повышение износостойкости деталей узлов трения в 2÷3 раза.

Похожие патенты RU2440873C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НА СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЯХ 2010
  • Иванова Елена Владимировна
  • Коротаев Дмитрий Николаевич
RU2440874C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ 2016
  • Гришко Дмитрий Алексеевич
  • Иванов Валерий Игоревич
  • Соловьев Рудольф Юрьевич
  • Никитенков Владимир Николаевич
  • Еремина Татьяна Алексеевна
RU2629139C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ 2013
  • Сизов Виктор Петрович
  • Мосенз Игорь Ильич
  • Ильичев Лев Леонидович
RU2545858C1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 2018
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Тарельник Вячеслав Борисович
  • Гапонова Оксана Петровна
  • Тарельник Наталия Вячеславовна
  • Коноплянченко Евгений Владиславович
  • Павлов Олександр Григорович
  • Саржанов Богдан Александрович
  • Антошевский Богдан
RU2698001C1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ 2016
  • Тарельник Вячеслав Борисович
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Павлов Александр Григорьевич
RU2657670C2
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2019
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Тарельник Вячеслав Борисович
  • Гапонова Оксана Петровна
  • Тарельник Наталия Вячеславовна
  • Коноплянченко Евгений Владиславович
  • Саржанов Александр Анатолиевич
  • Саржанов Богдан Александрович
  • Антошевский Богдан
RU2711074C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2012
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Тарельник Вячеслав Борисович
RU2524471C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ 2010
  • Тихонов Александр Алексеевич
RU2463391C2
Способ восстановления цилиндрических длинномерных изделий 1989
  • Скобло Тамара Семеновна
  • Триполко Виталий Константинович
  • Сидашенко Александр Иванович
  • Тридуб Анатолий Григорьевич
  • Невкапса Иван Никитич
  • Савустянов Владимир Иванович
  • Бойко Нелли Дмитриевна
  • Скобло Юрий Семенович
  • Сыромятников Петр Степанович
SU1764968A1
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ СТЕНОК КРИСТАЛЛИЗАТОРА ИЗ МЕДИ ИЛИ ЕЕ СПЛАВОВ 2006
  • Астафьев Геннадий Иванович
  • Файншмидт Евгений Михайлович
  • Пегашкин Владимир Федорович
  • Пилипенко Василий Францевич
  • Киричков Анатолий Александрович
  • Данилин Юрий Анатольевич
  • Веселов Александр Сергеевич
  • Рышков Василий Михайлович
RU2333087C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 440 873 C1

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО УПРОЧНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Изобретение относится к области электрофизической обработки, в частности к электроискровому упрочнению и восстановлению изношенных стальных поверхностей. Способ включает электроискровую обработку стальных поверхностей, в процессе которой в область между легирующим электродом из твердого сплава Т15К6 и обрабатываемой поверхностью подают углекислый газ, при этом поддерживают рабочий ток в диапазоне 1,3-2,4 А, амплитудные значения напряжения 48-67 В при частоте импульсов 400 Гц, длительность разряда τ=44-76 мкс, время обработки 2-3 мин/см2. Способ позволяет увеличить толщину формируемого покрытия, обладающего высокой микротвердостью и износостойкостью. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 440 873 C1

Способ электроискрового упрочнения и восстановления изношенных стальных поверхностей, отличающийся тем, что в процессе обработки в область между легирующим электродом и обрабатываемой поверхностью подают углекислый газ, при этом обработку выполняют легирующим электродом из твердого сплава Т15К6, поддерживая рабочий ток в диапазоне 1,3-2,4 А, амплитудные значения напряжения 48-67 В при частоте импульсов 400 Гц, длительность разряда τ=44-76 мкс, время обработки 2-3 мин/см2.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2440873C1

СПОСОБ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 2007
  • Алов Виктор Анатольевич
  • Епархин Олег Модестович
  • Куприянов Илья Николаевич
  • Соцкая Ирина Марковна
  • Янчевский Юрий Владимирович
RU2355522C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ 2005
  • Семеренко Иван Петрович
  • Ковчик Александр Иванович
  • Щербовских Михаил Сергеевич
  • Рыльщиков Петр Максимович
  • Миронов Виталий Викторович
  • Новосельцев Владимир Николаевич
  • Вылегжанин Роман Сергеевич
RU2294394C2
СПОСОБ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ 2001
  • Астафьев А.Г.
  • Карасев И.С.
RU2196665C1
DE 19836158 A1, 17.02.2000
Передвижная машина для набивки шерсти и тому подобных материалов в мешки 1948
  • Бодров Н.Н.
  • Погорелов Г.И.
SU74887A1

RU 2 440 873 C1

Авторы

Коротаев Дмитрий Николаевич

Даты

2012-01-27Публикация

2010-05-17Подача