Способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей Российский патент 2017 года по МПК B23H9/00 B23H1/00 

Описание патента на изобретение RU2614913C1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки для упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием.

Из уровня техники известен способ электроискрового нанесения покрытий на металлические поверхности, заключающийся в том, что между вибрирующим электродом-инструментом и обрабатываемой деталью возбуждается электрический разряд в газообразной среде. При этом происходит направленный перенос материала обрабатывающего электрода (анода) на обрабатываемую деталь (катод) и осуществляется диффузионное сцепление его с материалом основы (Авторское свидетельство СССР №89933, 27.05.1943).

Недостатком известного способа является то, что при нанесении покрытий на термообработанные (закаленные) детали под упрочненным слоем образуется зона отпуска - зона сниженной твердости. Это приводит к продавливанию упрочненного слоя детали в процессе ее эксплуатации и, как следствие, к быстрому изнашиванию деталей.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому результату - прототипом - является способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей, заключающийся в переносе легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием электроискровых разрядов между подключенными к источнику электрического тока электродом-инструментом и деталью, при котором электроискровое (электроэрозионное) легирование производят в сочетании с ионным азотированием, которое осуществляют до или после процесса легирования в течение времени, достаточного для насыщения металла азотом на глубину зоны термического влияния (Тарельник В.Б. Упрочнение деталей компрессоров электроэрозионным легированием и ионным азотированием // Химическое и нефтяное машиностроение. 1996. №2, с. 77).

Недостатком прототипа является низкая производительность, обусловленная введением дополнительной операции ионного азотирования. Кроме того, процесс ионного азотирования требует применения сложного и дорогостоящего оборудования, что в конечном итоге увеличивает как текущие, так и капитальные затраты.

Задача изобретения - исключение дополнительной операции при упрочнении закаленных стальных деталей электроискровым легированием.

Техническим результатом, на который направлено изобретение, является повышение производительности упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе электроискрового легирования закаленных стальных деталей, заключающемся в переносе легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием импульсных электроискровых разрядов между подключенными к источнику постоянного электрического тока в качестве анода - электродом-инструментом, и в качестве катода - деталью, в процессе легирования осуществляют непрерывный контакт электрода-инструмента с деталью, а подвод к ним электрического тока осуществляют так, что 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch, где j - плотность тока (кА/см2), tch - длительность импульса тока (с), tp - длительность паузы между импульсами тока (с).

Изобретение поясняется иллюстрациями, на которых представлены:

на Фиг. 1 - принципиальная схема реализации способа упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием;

на Фиг. 2 - график микротвердости обработанной заявленным способом детали на различной глубине;

на Фиг. 3 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10>j, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch;

на Фиг. 4 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при j>100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch;

на Фиг. 5 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10≤j≤100, 10-3≤tch, tp>tch;

на Фиг. 6 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10≤j≤100, 10-5≥tch, tp>tch;

на Фиг. 7 - график микротвердости обработанной детали на различной глубине при 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp<tch.

Заявленный способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей осуществляется следующим образом.

Электрод-инструмент 1 вводят в контакт с обрабатываемой деталью 2 и перемещают вдоль обрабатываемой поверхности используя, например, стандартную систему подачи 3 станка, управляемую системой 4 числового программного управления (ЧПУ), при этом контакт электрода-инструмента с деталью осуществляется непрерывно в процессе всей операции легирования (непрерывный контакт инструмента с деталью обеспечивается стандартными средствами, например, аналогичными применяемым при электромеханической обработке ЭМО - http://mirprom.ru/public/elektromehanicheskaya-obrabotka.html-0). При этом электрод-инструмент 1 подключают к положительному полюсу источника постоянного тока 5, а обрабатываемую деталь 2 - к отрицательному, кроме того, в цепь включают генератор 6 электрических импульсов (ГИТ), обеспечивающий подвод электрического тока к электрод-инструменту 1 и обрабатываемой детали 2 с параметрами: 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch, где j - плотность тока (кА/см2), tch - длительность импульса тока (с), tp - длительность паузы между импульсами тока (с).

В ходе обработки материал электрод-инструмента 1 переносится с анода (электрода-инструмента 1) на катод (обрабатываемую деталь 2).

Указанные параметры тока позволяют реализовать контактный электрический микровзрыв торцевой поверхности электрода и высокоинтенсивный перенос его материала на упрочняемую поверхность. При этом микротвердость обработанной детали увеличивается не хуже, чем в прототипе, а кратковременность процесса не приводит к отпуску термообработанной (закаленной) детали, что отчетливо представлено на Фиг. 2 и, как показали эксперименты, соблюдается в пределах заявленных диапазонов.

Выход параметров за пределы заявленных диапазонов делает обработку невозможной либо существенно снижает ее качество, а именно:

- при 10>j, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch перенос материала электрод-инструмента на упрочняемую поверхность не наблюдается, микротвердость обработанной детали остается неизменной (см. Фиг. 3);

- при j>100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch микровзрыв торцевой поверхности электрода сопровождается разбрызгиванием расплавленного материала электрода-инструмента, перенос материала электрода-инструмента на упрочняемую поверхность становится нестабильным, микротвердость обработанной детали по глубине изменяется скачкообразно как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения от исходного значения (см. Фиг. 4);

- при 10≤j≤100, 10-3≤tch, tp>tch чрезмерная длительность импульса тока приводит к отпуску термообработанной (закаленной) детали, что приводит к «провалу» 7 микротвердости обработанной детали по глубине (см. Фиг. 5);

- при 10≤j≤100, 10-5≥tch, tp>tch из-за малой длительности импульса тока перенос материала электрода-инструмента на упрочняемую поверхность резко (экспоненциально) снижается, микротвердость обработанной детали практически остается неизменной (см. Фиг. 6);

- при 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp<tch малая пауза между импульсами тока приводит к отпуску термообработанной (закаленной) детали, что приводит к «провалу» 7 микротвердости обработанной детали по глубине (см. Фиг. 7).

Пример реализации способа.

Были проведены эксперименты по твердосплавному легированию рабочих поверхностей деталей (дисковых фрез для металлообработки). В качестве материала электрода использовался твердый сплав ВК-8, материал обрабатываемых деталей - быстрорежущая (закаленная) сталь Р6М5 с исходной микротвердостью HK 740 единиц. Режимы обработки и результаты отражены в нижеприведенной Таблице.

Все эксперименты показали полное соответствие результатов графику на Фиг. 2 при соблюдении заявленных параметров J, tch и tp; выход хотя бы одного из указанных параметров за пределы заявленных диапазонов делает обработку невозможной либо существенно снижает ее качество.

Очевидно, что в процессе твердосплавного легирования с использованием предложенного способа отпуск обработанных закаленных деталей не наблюдается, микротвердость обработанных деталей монотонно возрастает по направлению к периферии. При этом необходимость проведения дополнительной операции (ионное азотирование) при упрочнении закаленных стальных деталей электроискровым легированием, как это имеет место в прототипе, полностью исключена при достижении, по крайней мере, не худших показателях качества обработки.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - исключение дополнительной операции при упрочнении закаленных стальных деталей электроискровым легированием - решена, а заявленный технический результат - повышение производительности - достигнут.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показывает, что указанные в независимом пункте формулы изобретения признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки для упрочнения закаленных стальных деталей электроискровым легированием;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с

помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Похожие патенты RU2614913C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕРМООБРАБОТАННЫХ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2015
  • Тарельник Вячеслав Борисович
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Косенко Павел Викторович
  • Волошко Тарас Павлович
  • Антошевский Богдан
RU2603932C1
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕРМООБРАБОТАННЫХ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2017
  • Тарельник Вячеслав Борисович
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Коноплянченко Евгений Владиславович
  • Белоус Андрей Валерьевич
  • Антошевский Богдан
RU2688787C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ 2013
  • Сизов Виктор Петрович
  • Мосенз Игорь Ильич
  • Ильичев Лев Леонидович
RU2545858C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО БОРИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ ИЗ СТАЛИ И ЧУГУНА 2007
  • Астафьев Геннадий Иванович
  • Файншмидт Евгений Михайлович
  • Пегашкин Владимир Федорович
  • Пилипенко Владимир Васильевич
  • Андриянов Андрей Владимирович
  • Пилипенко Василий Францевич
  • Хоменко Артем Юрьевич
RU2421307C2
Способ электроимпульсного нанесения упрочняющего покрытия из порошка на поверхность стальной детали и устройство для его осуществления 2018
  • Башлыков Сергей Сергеевич
  • Шорников Дмитрий Павлович
  • Тарасова Мария Сергеевна
  • Новиков Сергей Васильевич
RU2705744C1
СПОСОБ ЦИАНИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЛИ ТИТАНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ 2007
  • Астафьев Геннадий Иванович
  • Файншмидт Евгений Михайлович
  • Пегашкин Владимир Федорович
  • Пилипенко Владимир Васильевич
  • Андриянов Андрей Владимирович
  • Пилипенко Василий Францевич
  • Крашенинников Дмитрий Александрович
RU2349432C2
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЧАСТИЧНО УДАЛЕННОГО УПРОЧНЕННОГО СЛОЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2015
  • Тарельник Вячеслав Борисович
  • Марцинковский Василий Сигизмундович
  • Косенко Павел Викторович
  • Волошко Тарас Павлович
  • Антошевский Богдан
RU2631436C2
Способ абразивного шлифования 1987
  • Дорофеев Владимир Дмитриевич
  • Савин Валерий Александрович
  • Бураков Дмитрий Викторович
  • Фунтов Николай Викторович
SU1553296A1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО УПРОЧНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 2010
  • Коротаев Дмитрий Николаевич
RU2440873C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2000
  • Казнов В.Ф.
  • Варухин Ю.И.
  • Куликов И.В.
  • Головнев В.Н.
RU2175594C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 614 913 C1

Реферат патента 2017 года Способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрофизическим методам обработки закаленных стальных деталей электроискровым легированием. В способе электроискрового легирования закаленных стальных деталей осуществляют перенос легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием импульсных электроискровых разрядов между подключенными к источнику постоянного электрического тока в качестве анода электродом-инструментом, а в качестве катода деталью. При этом в процессе легирования осуществляют непрерывный контакт электрода-инструмента с деталью, а подвод к ним электрического тока осуществляют так, что 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch, где j - плотность тока (кА/см2), tch - длительность импульса тока (с), tp - длительность паузы между импульсами тока (с). Техническим результатом изобретения является упрочнение закаленных стальных деталей электроискровым легированием, обеспечивающее повышение производительности. 7 ил., 1 табл., 1пр.

Формула изобретения RU 2 614 913 C1

Способ электроискрового легирования закаленных стальных деталей, включающий осуществление переноса легирующего материала электрода-инструмента на поверхность детали под действием импульсных электроискровых разрядов между подключенными к источнику постоянного электрического тока в качестве анода - электродом-инструментом и в качестве катода деталью, отличающийся тем, что процесс легирования осуществляют с введением электрода-инструмента в непрерывный контакт с деталью и подводом к ним электрического тока с параметрами 10≤j≤100, 10-3≥tch≥10-5, tp>tch, где j - плотность тока, кА/см2, tch - длительность импульса тока, с, tp - длительность паузы между импульсами тока, с.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2614913C1

0
SU89933A1
Волнировщик свежесформованных асбестоцементных листов 1977
  • Нейфельд Марк Соломонович
  • Мороз Павел Самуилович
  • Спиридонов Юрий Андреевич
SU691296A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ НА ВОССТАНАВЛИВАЕМОЙ СТАЛЬНОЙ ИЛИ ЧУГУННОЙ ДЕТАЛИ 2006
  • Смоленцев Владислав Павлович
  • Бондарь Александр Викторович
  • Некрасов Александр Николаевич
  • Гренькова Александра Максимовна
  • Смоленцев Евгений Владиславович
  • Лукин Александр Валентинович
RU2343049C2
Способ электроэрозионной обработки 1983
  • Фотеев Николай Константинович
SU1146154A1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 1996
  • Чистяков Юрий Львович
RU2115762C1
Перекатываемый затвор для водоемов 1922
  • Гебель В.Г.
SU2001A1

RU 2 614 913 C1

Авторы

Торресильяс Сан Милан Рамон

Солис Пинарготе Нестор Вашингтон

Новиков Сергей Васильевич

Перетягин Павел Юрьевич

Даты

2017-03-30Публикация

2015-09-29Подача