Способ обработки поверхности нержавеющей стали после термической обработки Российский патент 2020 года по МПК B24C1/00 B24C11/00 

Изобретение относится к абразивно-струйной очистке поверхности деталей из нержавеющей стали от окалины после термической обработки.

Известен способ удаления окалины с поверхностей обработанного листового металла (патент RU №2440197 опубликовано 20.01.2012, МПК В08В 1/02) с помощью средства для удаления окалины, подаваемого парой вращающихся встречно колес, расположенных вблизи поверхностей листового металла.

Недостатком данного способа является повреждение поверхности металла, что недопустимо для деталей сложной конфигурации с хрупкими частями.

Известен способ обработки поверхности полуфабрикатов (принят за прототип). На обрабатываемую поверхность воздействуют воздушной смесью, в которой в качестве мелкодисперсных частиц используют возвратные и невозвратные отходы плавильного производства размерами не более 0,20 мм при объемной концентрации частиц 0,01-35% и давлении смеси 0,15-0,55 МПа, в завершение обработки проводят мойку и сушку полуфабрикатов, (патент РФ №2174461, МПК В24С 1/00, опубликован 10.10.2001).

Недостатком данного способа является повреждение поверхности детали твердыми частицами абразива; на обрабатываемой поверхности остаются царапины и сколы.

Проблемой удаления окалины после термической обработки является исключение повреждения обрабатываемой поверхности, в особенности если поверхность содержит участки повышенной хрупкости (впеченное стекло).

Техническим результатом изобретения является возможность удаления окалины без повреждения металла и хрупких участков деталей, а также удаления окалины в труднодоступных местах деталей за счет применения мягкого абразива в подаваемой воздушно-абразивной смеси.

Способ обработки поверхности нержавеющей стали после термической обработки, включающий операцию очистки поверхности от окалины, окисных пленок и загрязнений струйно-абразивной обработкой путем воздействия под давлением на обрабатываемую поверхность воздушной смесью, включающей мелкодисперсные частицы, отличающийся тем, что в качестве мелкодисперсных частиц используют частицы карбоната кальция с размером частиц от 2 мкм до 400 мкм, твердостью по Моосу 2,6-3,4, воздействие на обрабатываемую поверхность ведут с давлением смеси 0,8 МПа и при объемной концентрации дисперсных частиц 0,16-0,18%.

Использование в качестве мелкодисперсных частиц карбоната кальция (кальций-бластинг) позволяет эффективно удалять окалину, не повреждая при этом обрабатываемую поверхность. Принцип очистки кальций-бластинг заключается в струйном распылении частиц карбоната кальция с помощью сжатого воздуха через бластинговый аппарат. Частицы карбоната кальция попадают на поверхность металла с большой скоростью и при столкновении с загрязненим происходит микровзрыв, который срывает окалину выделяющимся диоксидом углерода, но не действует на очищаемую поверхность. Размеры частиц, от 2 до 400 мкм, необходимы для того, чтобы частицы, выносимые потоком при давлении 0,8 МПа, имели кинетическую энергию, преобразующуюся при ударе об очищаемую поверхность в тепловую, необходимую для достижения температуры разложения карбоната кальция. Объемная концентрация частиц, 0,16-0,18% обеспечивает беспрепятственное прохождение сопла бластинг-аппарата, а твердость 2,6-3,4 по Моосу предотвращает абразивное действие мелкодисперсных частиц, приводящее к повреждениям поверхности.

Пример 1 реализации способа (по прототипу).

Были подвергнуты обработке детали из нержавеющей стали с впеченными стеклянными гермовыводами в количестве 15 шт. Абразивная смесь включала твердые частицы из отходов плавильного производства. Размер частиц составлял 0,12-0,15 мм, объемная концентрация 0,15%о, давление смеси 0,25 МПа. Из 15 шт. - 8 шт. отбракованы по внешнему виду-повреждены гермовыводы, на поверхности детали отмечены глубокие царапины.

Пример 2 реализации способа (по настоящему изобретению)

15 шт. деталей были подвергнуты обработке способом мягкого бластинга. Размер частиц карбоната кальция составлял 10-50 мкм, объемная концентрация составляла 0,17%, давление смеси 0,8 МПа, твердость частиц по Моосу 3,1. Все 15 шт. деталей признаны годными по внешнему виду.

Пример 3 реализации способа (по настоящему изобретению)

15 шт. деталей были подвергнуты обработке способом мягкого бластинга. Размер частиц карбоната кальция составлял 0,5-2 мкм, объемная концентрация составляла 0,17%, давление смеси 0,8 МПа, твердость частиц по Моосу 3,1. Из 15 шт. деталей отбракованы по внешнему виду (наличие островков неудаленной окалины) 4 шт.

Пример 4 реализации способа (по настоящему изобретению)

15 шт. деталей были подвергнуты обработке способом мягкого бластинга. Размер частиц карбоната кальция составлял 400-500 мкм, объемная концентрация составляла 0,17%, давление смеси 0,8 МПа, твердость частиц по Моосу 3,2. Из 15 шт. деталей отбракованы по внешнему виду (наличие островков неудаленной окалины) 3 шт., вследствие частых сбоев в работе аппарата.

Пример 5 реализации способа (по настоящему изобретению)

15 шт. деталей были подвергнуты обработке способом мягкого бластинга. Размер частиц карбоната кальция составлял 120-200 мкм, объемная концентрация составляла 0,13%, давление смеси 0,8 МПа, твердость частиц по Моосу 2,8. Из 15 шт. деталей отбракованы по внешнему виду (наличие островков неудаленной окалины) 2 шт., вследствие частых сбоев в работе аппарата.

Пример 6 реализации способа (по настоящему изобретению)

15 шт. деталей были подвергнуты обработке способом мягкого бластинга. Размер частиц карбоната кальция составлял 200-350 мкм, объемная концентрация составляла 0,17%, давление смеси 0,8 МПа, твердость частиц по Моосу 5,2. Из 15 шт. деталей отбракованы по внешнему виду (повреждение гермовыводов) 3 шт., вследствие слишком большой твердости частиц.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет достичь заявленного технического результата, то есть возможности удаления окалины без повреждения металла и хрупких участков деталей.

Изобретение относится к абразивно-струйной обработке поверхностей деталей и может быть использовано при очистке деталей из нержавеющей стали от окалины после термической обработки. Операцию очистки поверхностей осуществляют струйно-абразивной обработкой путем воздействия под давлением на обрабатываемую поверхность воздушной смесью, включающей мелкодисперсные частицы. В качестве последних используют частицы карбоната кальция с размером от 2 мкм до 400 мкм, твердостью по Моосу 2,6-3,4, а воздействие на обрабатываемую поверхность производят с давлением смеси 0,8 МПа и при объемной концентрации дисперсных частиц 0,16-0,18%. В результате обеспечивается возможность удаления окалины без повреждения металла и хрупких участков деталей, а также в труднодоступных местах деталей. 6 пр.

Способ обработки поверхности нержавеющей стали после термической обработки, включающий операцию очистки поверхности от окалины, окисных пленок и загрязнений струйно-абразивной обработкой путем воздействия под давлением на обрабатываемую поверхность воздушной смесью, включающей мелкодисперсные частицы, отличающийся тем, что в качестве мелкодисперсных частиц используют частицы карбоната кальция с размером частиц от 2 мкм до 400 мкм, твердостью по Моосу 2,6-3,4, при этом воздействие на обрабатываемую поверхность ведут с давлением смеси 0,8 МПа и при объемной концентрации дисперсных частиц 0,16-0,18%.