Способ обработки закаленных стальных изделий Советский патент 1992 года по МПК C21D9/30 

Изобретение относится к управлению интенсивного механического изнашивания материалов, повышению износостойкости и долговечности сталей за счет снятия остаточных напряжений, являющихся следствием их технологической и термической обработки и может быть использовано в металлургии, машиностроении и т.д. как способ получения износостойких материалов и надежных конструкций, подверженных механическому изнашиванию при движении относительно них жидкой, газообразной или твердой среды.

Цель изобретения - повышение долговечности путем снижения коэффициента трения и уменьшения износа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу обработки закаленных стальных изделий, включающему воздействие одиночного импульса электрического тока, воздействуют импульсом

длительностью 5-10 с при плотности тока 3200 А/см2.

Исследования износостойкости и коэффициента трения материалов, применяемых для реальных пар трения, проводили на ма- шине трения МЙ-1М по схеме пло.ская колодка - диск при нагрузке на узел трения от 3 до 54 кгс, скорости скольжения 1 м/с, температуре топлива ТС-1 60°С и продолжительности каждого опыта Зч.

Образцы - колодки, которые подвергали обработке с целью снятия остаточных напряжений, были выполнены в форме параллелепипеда 8x8x30 мм и изготовлены из стали ХВГ, термообработанной на твердость 61 HRC. Режим термообработки включал: .закалку 850°С +10°С, масло + отпуск 170°С, 2 ч. В качестве контртела использо- образцы - диски диаметром 40 мм из стали Х12М твердостью 63 HRC. Критерием оценки износостойкости был выбран объемный насос на образце- колодке за время

Ё

испытания 3 ч. Величину объемного износа рассчитывали на основании профилирования дорожек трения на образцах-колодках. %Для этого после 3-часового трения с помощью профилографа-профилометра модели 201 записывался рельеф поверхности образца-колодки в направлении, перпендикулярном продольной оси дорожки трения. Каждая дорожка профилографировалась трижды при следующих условиях записи: вертикальное увеличение х 2000; скорость движения ленты 200 мм/мин.

Далее на профилограмме замеряли глубину канавки износа и, принимая сечение канавки за круговой сегмент, рассчитывали объем изношенного материала. На основании расчетов, проведенных на ЭВМ, были составлены переводные таблицы глубины канавки (через каждые 0,24 мкм) в объемный износ (V, мм3).

Было установлено, что относительная погрешность определения величины износа по данной методике составила +11%. В течение всего времени испытаний осуществлялась автоматическая запись момента трения. Коэффициент трения рассчитывался по формуле

где Мтр - момент трения, снимаемый с диаграммы, кгс-см;

Рос - осевая нагрузка на узел трения, кгс;

г- радиус образца-диска, см.

Относительная погрешность измерения момента трения на машине МИ-1М составляла ±10%.

Примеры конкретной реализации предлагаемого способа повышения износостойкости для закаленной стали ХВГ приведены в таблице.

Пример 1. Образцы из стали ХВГ в форме параллелепипеда 8x8x30 мм, термо- обработанные по предлагаемому режиму, подвергали износу по указанной методике. Величина износа, определенная как среднее значение по 10 образцам, составила после работы каждого из образцов в течение 3 ч и нагрузке на узел трения 24 кгс - 0,041 мм3, а при нагрузке 54 кгс -0,116 мм3. Рассчитанные по формуле(1) коэффициенты трения равны соответственно: fia 0,09687;

f 16 0,08981.

Пример 2. Оразцы из стали ХВГ по форме и термообработке, аналогичные примеру 1, были подвержены воздействию одиночного импульса электрического тока

плотностью при длительности импульса 5 с; напряжение 700 В, а затем исследо- вали на износостойкость аналогично образцам из примера 1. Их износ как среднее арифметическое по 10 испытанным образцам оказался равным при нагрузке 24 кгс - 0,027 мм3 и при нагрузке 54 кгс - 0,045 мм3, а определенные коэффициенты трения соответственно f2a 0,08125; fae 0,07546.

Затраты времени на полное снятие остаточных напряжений в одном образце с учетом времени заряда конденсаторов установки составили 20 с, тогда как у прототипа получение направленной структуры fe образце с

целью повышения его износостойкости со; ставляет 6ч.

Как видно из результатов, приведенных в таблице, а также по сравнению с прототипом предлагаемый способ повышения износостойкости закаленных сталей позволяет повысить долговечность стальных изделий за счет уменьшения их износа от 1,5-2,6 раз; снизить коэффициент трения в трибосбпря- жении на 16%; повысить качество металлопродукции за счет полного снятия остаточных макронапряжений во всем изделии; снизить затраты времени (в расчёте на один образец) в несколько сот раз на электрообработку образца с целью повышения

его износостойкости.

Формул а изобретения Способ обработки закаленных стальных изделий, включающий воздействие одиночного импульса электрического тока, о тличающийся тем, что. с целью повышения долговечности за счет уменьшения износа и снижения коэффициента трения, воздействуют импульсом длительностью 5- 10 с при плотности тока 3200 А/см2.

Примечание. Приведены средние данные по 10 образцам на каждый режим испытания.

Изобретение относится к машинострое- .нию, в частности к обработке закаленных изделий. Цель изобретения - повышение долговечности за счет уменьшения износа и снижения коэффициента трения. Закаленные образцы из стали ХВГ подвергались воздействию одиночного импульса электрического тока плотностью 3200 А/см при длительности 5 с. 1 табл.