СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НА СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЯХ Российский патент 2012 года по МПК B23H1/08 B23H9/00 

Описание патента на изобретение RU2440874C1

Изобретение относится преимущественно к области электрофизической обработки, в частности к электроискровому упрочнению стальных поверхностей, и может быть использовано для повышения износостойкости поверхностей трения прецизионных деталей машин и инструментов.

Известен способ повышения износостойкости поверхностей трения электроискровой обработкой в воздушной среде с использованием твердосплавных легирующих электродов [Гитлевич А.Е. Электроискровое легирование металлических поверхностей / А.Е.Гитлевич, В.В.Михайлов, Н.Я.Парканский, В.М.Ревицкий. - Кишинев: Штиинца, - 1985, - с.42-43].

Несмотря на преимущества, известный способ повышает износостойкие и антифрикционные свойства поверхностей стальных деталей машин и инструментов в недостаточной степени и не обеспечивает необходимой долговечности узлов трения.

Известен способ обработки рабочих поверхностей деталей узлов трения для придания им износостойких свойств электроискровым легированием (ЭИЛ), наиболее близкий по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению, принятый за прототип [пат. 2319790, РФ, МПК C23C 28/00. Способ обработки рабочей поверхности детали узла трения для придания ей износостойких и антифрикционных свойств / А.В.Беляков, В.М.Кремешный].

В предложенном способе износостойкое покрытие получают методом ЭИЛ медным электродом с последующим шлифованием покрытия и пассивацией его в растворе окислителя. На сухую обработанную поверхность наносят композицию, содержащую следующие компоненты: медь, политетрафторэтилен, борат гликоля, мыльную пластичную смазку. Указанную композицию периодически наносят в режиме эксплуатации узла трения.

Однако формирование износостойкого покрытия указанным комбинированным способом является трудоемким и экономически затратным. Кроме того, при шлифовании покрытия, созданного ЭИЛ, в указанных пределах съема (10-30%) необходима достаточно высокая точность выполняемой технологической операции и прецизионное оборудование. В предлагаемой технологии требуется периодическое нанесение композиции в процессе эксплуатации узла трения, что связано с дополнительными затратами труда.

Задачей изобретения является разработка способа повышения эффективности электроискрового упрочнения поверхностей узлов трения, обеспечивающего формирование поверхностного слоя, обладающего высокими износостойкими и антифрикционными свойствами.

Указанный технический результат достигается тем, что в процессе электроискрового легирования в область между легирующим электродом и обрабатываемой поверхностью подается кислород. При этом соблюдаются следующие технологические режимы: энергия в импульсе Е=0,25 Дж; амплитудное значение напряжения U=48 В при частоте импульсов 400 Гц; длительность разряда τ=120 мкс; время обработки t=2 мин/см2; легирующий электрод из твердого сплава ВК6М.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемой таблицей, в которой приведены характеристики поверхностного слоя, полученного при ЭИЛ быстрорежущей стали электродом ВК6М с энергией в импульсе Е=0,25 Дж (микротвердость основы Hµ=5,88±0,1 ГПа).

Заявляемый способ заключается в следующем. При введении в межэлектродное пространство кислородсодержащей среды повышается теплосодержание эрозионных частиц легирующего электрода, что приводит к увеличению глубины зоны термического влияния в поверхностном слое. В связи с тем, что атомный радиус кислорода ra=1,36 нм, а размеры октаэдрических пустот кристаллической решетки железа равны 1,25 нм, реализуется твердорастворный и дислокационный механизмы упрочнения, повышая микротвердость и износостойкость формируемого поверхностного слоя.

Пример. В соответствии с предлагаемым способом была упрочнена стальная поверхность металлорежущих пластин резцов из стали Р6М5. Микротвердость рабочей поверхности пластины после шлифования составляет Hµ=5,0÷6,0 ГПа. Обработка выполнялась легирующим электродом из твердого сплава ВК6М в среде кислорода с параметрами ЭИЛ-энергия в импульсе Е=0,25 Дж, амплитудное значение напряжения U=48 В при частоте импульсов 400 Гц, длительность разряда τ=120 мкс, время обработки t=2 мин/см2, что обеспечивает уменьшение коэффициента трения до 0,1 с микротвердостью поверхностного слоя Hµ=20,7 ГПа [Коротаев Д.Н. Управление качеством формирования эксплуатационных параметров поверхностей при упрочнении электроискровым легированием / Д.Н.Коротаев, Ю.Б.Никитин, Е.В.Иванова // Известия вузов. Машиностроение. - 2003. - №.4. - С.65-69]. Результаты сравнительных испытаний упрочненных металлических пластин из быстрорежущей стали Р6М5 приведены в таблице.

Таблица Параметры поверхностного слоя Межэлектродная газовая среда Воздух Кислород Толщина слоя, ±5 мкм 45 30 Микротвердость, ГПа 11,45 20,7 Плотность дислокаций, ×1011, см-2 24,2 29,6 Коэффициент трения (при нагрузке Р≈16 МПа) 0,2 0,1

Таким образом, применение предлагаемого способа электроискрового упрочнения стальных поверхностей по сравнению с прототипом позволяет на рекомендуемых технологических режимах обработки обеспечить существенно меньшие значения среднего коэффициента трения и повысить износостойкость поверхностного слоя деталей узлов трения и инструментов.

Похожие патенты RU2440874C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО УПРОЧНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 2010
  • Коротаев Дмитрий Николаевич
RU2440873C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ 2013
  • Сизов Виктор Петрович
  • Мосенз Игорь Ильич
  • Ильичев Лев Леонидович
RU2545858C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ 2010
  • Тихонов Александр Алексеевич
RU2463391C2
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СТАЛЬНЫХ КОЛЕЦ ИМПУЛЬСНЫХ ТОРЦЕВЫХ УПЛОТНЕНИЙ 2015
  • Тарельник Вячеслав Борисович
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Белоус Андрей Валерьевич
  • Жуков Алексей Николаевич
RU2631439C2
СПОСОБ ОБРАБОТКИ БРОНЗОВЫХ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2021
  • Тарельник Вячеслав Борисович
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Гапонова Оксана Петровна
  • Коноплянченко Евгений Владиславович
  • Антошевский Богдан
  • Ропьяк Любомир Ярославович
  • Саржанов Александр Анатолиевич
  • Тарельник Наталия Вячеславовна
  • Микулина Марина Александровна
  • Пирогов Виктор Александрович
  • Лазаренко Андрей Дмитриевич
  • Поливаный Антон Дмитриевич
RU2765925C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ОКСИДА ИТТРИЯ НА СИЛУМИН 2020
  • Загуляев Дмитрий Валерьевич
  • Бутакова Ксения Алексеевна
  • Коновалов Сергей Валерьевич
  • Громов Виктор Евгеньевич
RU2727376C1
СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ПРИРАБАТЫВАЕМОСТИ ПАРЫ ТРЕНИЯ "ВКЛАДЫШ ПОДШИПНИКА - ШЕЙКА ВАЛА" 2012
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Тарельник Вячеслав Борисович
  • Дзюба Александр Владимирович
RU2528070C2
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ 2009
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Тарельник Вячеслав Борисович
RU2404378C1
СПОСОБ СУЛЬФОЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2018
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Тарельник Вячеслав Борисович
  • Тарельник Наталия Вячеславовна
  • Коноплянченко Евгений Владиславович
  • Гапонова Оксана Павловна
  • Думанчук Михаил Юрьевич
  • Гончаренко Максим Владимирович
  • Антошевский Богдан
  • Кундера Чеслав
RU2707776C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2012
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Тарельник Вячеслав Борисович
RU2524471C2

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НА СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЯХ

Изобретение относится к области электрофизической обработки, в частности к электроискровому упрочнению стальных поверхностей, и может быть использовано для повышения износостойкости поверхностей трения прецизионных деталей машин и инструментов. Способ включает электроискровое легирование стальной поверхности, при котором в область между легирующим электродом из твердого сплава ВК6М и обрабатываемой поверхностью подают кислород, при этом энергия в импульсе составляет Е=0,25 Дж, амплитудное значение напряжения U=48 В с частотой импульсов 400 Гц, длительность разряда τ=120 мкс, время обработки t=2 мин/см2. Способ позволяет повысить эффективность электроискрового упрочнения поверхности и обеспечивает формирование поверхностного слоя с повышенной износостойкостью и высокими антифрикционными свойствами. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 440 874 C1

Способ получения износостойкого поверхностного слоя на стальных деталях, включающий электроискровое легирование стальной поверхности, отличающийся тем, что в процессе обработки в область между легирующим электродом и обрабатываемой поверхностью подают кислород, при этом энергия в импульсе составляет Е=0,25 Дж, амплитудное значение напряжения U=48 В с частотой импульсов 400 Гц, длительность разряда τ=120 мкс, время обработки t=2 мин/см2, и обработку выполняют легирующим электродом из твердого сплава ВК6М.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2440874C1

СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ УЗЛА ТРЕНИЯ ДЛЯ ПРИДАНИЯ ЕЙ ИЗНОСОСТОЙКИХ И АНТИФРИКЦИОННЫХ СВОЙСТВ 2006
  • Беляков Анатолий Васильевич
  • Кремешный Валерий Михайлович
RU2319790C1
RU 2007104143 A, 10.08.2008
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 2 440 874 C1

Авторы

Иванова Елена Владимировна

Коротаев Дмитрий Николаевич

Даты

2012-01-27Публикация

2010-07-15Подача