Способ удаления заусенцев с деталей из черных металлов Советский патент 1992 года по МПК C23G5/00 C23F1/28 

Изобретение относится к технологии ультразвуковой обработки, а именно к области химического удаления заусенцев с деталей из черных металлов с минимальным изменением их геометрических размеров, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен способ ультразвукового травления металлов, когда процесс ведут при наложении ультразвуковых колебаний с амплитудой колебательной скорости выше порога кавитации раствора.

Недостатками этих способов являются сложность реализации, необходимость применения дорогостоящего специального технологического и измерительного ультразвукового оборудования,строгого контроля и корректировки состава раствора и времени обработки, а также невысокая производительность,

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ ультразвукового удаления заусенцев с металлических деталей из черных металлов в кислотных

растворах, заключающийся в обработке деталей раствором в течение определенного времени. Недостатками данного способа являются невысокие производительность, точность и чистота обработки поверхности деталей, необходимость контроля времени обработки, состава раствора и его корректировки.

Цель изобретения - сокращение времени обработки, повышение точности размеров и чистоты обработки поверхности деталей, упрощение контроля за окончанием процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе ультразвукового удаления заусенцев с деталей из черных металлов в смеси соляной, азотной и серной к ислот обработку ведут при отношении массы деталей к площади их поверхности, равном 1 10 - 3 10 г/мм , и соотношении объемов раствора и деталей -(0,5-2): 1 до самопроизвольного прекращения реакции, при этом смесь кислот имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

(Л

С

S

ND

СА) СЛ 00

Соляная кислота (d - 1,19) 13,0-13,5;

Азотная кислота (d 1.4) 11,0-11,5;

Серная кислота (d 1,84) 7,0-7,5;

ВодаОстальное

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ соответствует критерию изобретения новизна.

Пример конкретного выполнения. Для определения оптимального состава кислот ного раствора подготовлено несколько смесей, состав которых представлен в табл. 1.

Испытывались детали из черных металлов и сплавов СТ.25, Ст.40, Ст.ОЗКп, 20x13, 12х18Н10Т, 29НК типа шайб, трубок, шинок и т.п. с соотношением массы деталей и площади поверхности, равном 1 3 10 г/мм2, с величиной заусенцев до 0,150 мкм и чистотой обработки поверхности 1,25. Ультразвуковое травление деталей производится в ультразвуковых ваннах промышленного изготовления типа УЗВ-15М контактным методом через водную прослойку в кислотостойких контейнерах. Рабочая частота ультразвуковых колебаний 22 кГц; интенсивность 1,5-2 Вт/см , температура состава 35-40°С, время травления 10 мин. Растворы готовят обычным способом, а именно в необходимое количество воды вводят поочередно и растворяют соляную кисЛоту, затем азотную и серную. Растворы готовы к применению непосредственно после приготовления. При этом обьем раствора много больше объема деталей. После травления каждой партии деталей растворы подлежат корректировке или утилизации. Результаты ультразвукового травления деталей в составах приведены в табл. 2. Анализ полученных результатов показывает, что оптимальным составом является состав 3. Процесс травления идет стабильно, заусенцы удаляются полностью, а чистота поверхности не ухудшается. При подборе оптимального объемного соотношения раствора и деталей вначале опреде- ляется отношение массы к площади гюверхности для каждого типа деталей, а потом соответственно берут отношение объемов раствора и деталей. Когда все компоненты раствора прореагируют с материалом деталей, чему способствуют известные факторы ультразвукового поля, реакция самопроизвольно прекращается. В зависимости от результата обработки количественное соотношение объемов раствора и деталей корректируются в сторону увеличения или уменьшения. Результаты этой работы приведены в табл. 3. Анализ полученных результатов показывает, что

и

10

15

20

25

для каждого типа деталей с соотношением массы и площади поверхности, равном 1 10 -3 10 г/мм2, имеется оптимальное соотношение раствора и деталей (0,5-2): 1, позволяющее при ультразвуковом травлении получать удовлетворительные результаты по удалению заусенцев. С целью сравнения предлагаемого способа удаления заусенцев с прототипом и подтверждения его преимуществ (сокращение времени обработки, повышение точности размеров и чистоты обработки поверхности деталей, упрощение контроля за окончанием процесса) были проведены испытания на производственных партиях следующих деталей:

1. Шайбы Н3406А-0.5-4-8 из стали 12х18Н10Т после вырубки, с заусенцами до 0,08 мкм, чистотой обработки поверхности G S

2.Тоубки из сплава 29НК(ковар) длиной 8,5 мм, внешним - диаметром 2 мм,

4 О 1

внутренним диаметром 1,2 мм, после шлифования, с заусенцами до 0,150 мкм, чистотой обработки 2,5 и соотношением

G -1 S

2,5 и соотношением -- 3

10 3г/мм2.

v3

10 г/мм . Обработка деталей про0

5

0

5

изводится в растворе, содержащем, мас.%:

Соляная кислота Азотная кислота Серная кислота Вода

13-14,5 11-11.5 7-7,5

Остальное

В соответствии с формулой заявки, соотношение объемов раствора и деталей при ультразвуковом травлении деталей по предлагаемому способу составляет: для шайб - 2:1, а для трубок- 1,5:1. Было обработано по пять партий шайб и трубок объемом по 200 мл каждая, причем на партию шайб расходуется 200 мл х 2 400 мл раствора, а на партию трубок 200 мл х 1,5 300 мл. Таким образом, для обработки пяти партий шайб расходуется 2 л раствора, а для обработки пяти партий трубок - 1,5 л раствора. 5 Ход реакции при обработке каждой партии по предлагаемому способу ультразвукового травления одинаков: начало реакции медленное (1-2 мин), затем за счет известных факторов ультразвукового поля (акустиче- 0 ские течения, кавитация и т.д.) реакция ускоряется, повышается температура до (2-3 мин), наконец, наступает фаза бурной реакции с повышением температуры в растворе до 65-70° С (2-3 мин) и быстрое самопроизвольное прекращение реакции (0,5-1 мин). Прекращение реакции обьясняется снижением концентрации кислот и накоплением продуктов реакции в рас- творе. После прекращения реакции отработанный раствор сливается в утилизатор, а детали после промывки, пассивации и сушки направляются на контроль. Известный способ характеризуется тем, что все партии деталей поочередно обрабатываются в одном объеме раствора (объем раствора много больше объема каждой партии деталей) и степень обработки деталей контролируется временем нахождения деталей в растворе, а также корректировкой состава раствора. Для реализации и сравнения его с предлагаемым способом пять партий шайб объемом по 200 мл3 обрабатываются поочередно в растворе объемом 2 л, а пять партий трубок обрабатываются соответственно в растворе объемом 1,5 л. Интенсивность реакции при обработке каждой отдельной партии при этом меняется незначительно, что объясняется хорошим тепло- обменным процессом в большом объеме раствора и, следовательно незначительным повышением температуры (до 47- 49°С). Время ультразвукового травления каждой парии деталей определяется необходимостью достижения определенного качества обработки деталей. В связи с накоплением продуктов реакции и снижением концентрации кис пот в растворе время увеличивается для последующих партий (время обработки первых партий - 10 мин, а четвертых - 14-15 мин) После обработки четвертый партий деталей реакции при обработке пятых партий не начинается без корректировки раствора и повышения температуры раствора. Результаты сравнения обработки деталей по известному и предлагаемому способам приведены в табл. 4. Ана0

лиз полученных результатов показывает, что по сравнению с известным способом время обработки каждой партии деталей по предлагаемому способу сокращается почти в два раза, отсутствует контроль за временем обработки и составом раствора, нет корректировки состава, а это все говорит о повышении производительности. Чистота обработки поверхности деталей повышается на один класс, а изменение размеров после обработки уменьшается на 0,005 мм Кроме того, необходимо отметить высокую стабильность характеристик технологического процесса и результатов обработки 5 деталей. Таким образом, все поставленные цели реализованы.

Формула изобретения Способ удаления заусенцев с деталей из черных металлов, включающий их обработку в смеси соляной, азотной и серной кислот при воздействии ультразвукового поля, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени обработки, повышения точности размеров и чистоты обработки поверхности деталей, упрощения контроля за окончанием процесса, обработку ведут при бтношении веса деталей к площади их поверхности, равном 1 10 г/мм2 и соотношении объемов раствора и деталей (0,5-2) 1 до самопроизвольного прекращения реакции, при этом смесь кислот имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: соляная кислота 13,0-13,5, азотная кислота 11,0-11,5, серная кислота - 7,0-7,5 и вода - остальное.

0

5

0

5

Таблица 1

Сущность: способ включает обработку деталей в смеси кислот, содержащей. мас.%: соляная кислота 13,0-13,5, азотная кислота 11,0-11,5, серная кислота 7,0-7,5 и вода - остальное, при воздействии ультразвукового поля, причем обработку ведут при отношении массы деталей и площади их поверхности, равном 1 -10 г/мм2, и соотношении объемов раствора и деталей

Таблица 2

j .&

to

CO СЛ CO