Способ обработки резьбовой или винтовой детали Советский патент 1992 года по МПК B24B39/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при нанесении износостойких и антифрикционных покрытий на поверхности деталей узлов трения, имеющие резьбовые или винтовые части.

Известен способ нанесения медьсодержащих покрытий на детали вращающейся проволочной щеткой, при котором материал покрытия в виде стержня прижимают к щетке.

В зоне контакта он нагревается до температуры плавления, налипает на концы ворсинок щетки и переносится на обрабатываемое изделие.

Обработка деталей по этому способу не позволяет получить на ее поверхности твердые покрытия с хорошими техническими свойствами.

Известен также способ нанесения алюминиевого или медного покрытия, в процессе которого на вращающуюся со скоростью 1 м/мин деталь вращающейся с частотой 5000 об/мин упругой щеткой переносят материал покрытия с детали, изготовленной из материала покрытия и расположенной перед щеткой. При обработке щетку прижимают к детали силой 30 Н и создают натяг 5 мм.

Однако при нанесении покрытия этим способом на детали, Имеющие резьбовые и винтовые части, износбстойкость и анти- фрикционность покрытия недостаточно высоки,

Целью изобретения является поШше- ние износостойкости резьбовой или винтовой детали.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе обработки резьбовой или винтовой детали, в процессе которого- на резьбовую или винтовую поверхность вращающейся детали упругой вращающейся стальной щеткой переносят медьсодзреттад

XI

О© N3

ю

О

XJ

жащий материал, образующий покрытие, согласно изобретению, материал переносят за 4-6 проходов при частоте вращения детали 60-200 об/мин, скорости скольжения щетки по детали 8-20 м/с, силе прижатия 10-16 Н и натяге 1-4 мм, причем плоскость вращения Щетки располагают перпендикулярно боковым граням резьбовой или винтовой поверхности, перенос производят поочередно по одному проходу на левую и правую боковые граница после переноса и периодически в процессе эксплуатации на обработанные поверхности наносят композицию, содержащую в мас.%:

Медь4-10

Политетрафторэтилен

(ПТФЭ)2-6

Тетраацилат кремния 0,8-1,2

Мыльная пластичная

смазкаОстальное до 100.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от него наличием новых операцийпоочередной перенос материала на левую и правую боковые грани;

нанесение на обработанные поверхности композиции заявленного состава, а также параметрами проведения известных операций:

перенос материала за 4-6 проходов;

перенос при частоте вращения детали 60-200 об/мин;

перенос при скорости скольжения щетки по детали 8-20 м/с; f

перенос при силе прижатия 10-16 Н;

перенос при натяге 1-4 мм;

расположение плоскости вращения щетки перпендикулярно боковым граням резьбовой или винтовой поверхности.

Для исследования существенных отли- чий предложения его отличительные признаки целесообразно рассмотреть в следующих группах;

группа 1 - перенос материала за 4-6 проходов при частоте вращения детали 60- 200об/мин., скорости скольжёнйя тцетки по детали 8-20 м/с силе прижатия 10-16 Н и натяге 1-4 мм;

группа 2 - расположение плоскости вращения щетки перпендикулярно боковым граням резьбовой или винтовой пйёерхно- сти;

группа 3 - поочередный перенос материала на левую и правую боковые грани;

группа 4 - нанесение на обработанные поверхности композиции из мыльной пластичной смазки, содержащий 4-10% меди, 2-6% ПТФЭ и 0,8-1,2% тетраацилата кремния.

Использование признаков группы 1 частично известно из 1, однако наличие в заявляемом способе конкретных значений параметров проведения операции переноса приводит к получению нового неизвестного ранее свойства - повышению износостойкости обработанной детали.

Признаки группы 2 известны в части того, что при переносе материала, например на цилиндрические детали, плоскость вращения щетки перпендикулярна оси вращения обрабатываемой детали и обрабатываемой поверхности. В заявляемом же способе плоскость вращения щетки перпендикулярна обрабатываемой поверхности, но не оси вращения обрабатываемой детали. Указанное отличие также приводит в совокупности с другими к получению нового неизвестного ранее свойства - повышению износостойкости обработанной детали.

Признаки группы 3 неизвестны.

В группе 4 известна композиция, содержащая 1-30% меди и 0,1-10% ПТФЭ в мыльной пластичной смазке (а.с СССР 690063, С 10 М 5/02). Однако дополнительное введение в нее 0,8-1,2% тетраацилата кремния способствует получению нового неизвестного ранее свойства - дополнительному повышению износостойкости обработанной детали.

Необходимость финишной операции по нанесению композиции на поверхности, обработанные щетками, обусловлена физико- химическим взаимодействием только заявляемого состава композиции с этими поверхностями при работе узла трения, приводящим к появлению синергетического (сверхсуммарного) эффекта прироста износостойкости узла трения. Взаимодействие покрытия и композиции заключается в следующем. В начале работы деталей с покрытием происходит их приработка с взаимодействующими деталями. При эгом в наиболее нагруженных местах происходит изнашивание покрытия и затем изнашивание основного материала. При наличии на поверхности покрытия заявляемой композиции происходит регенерация покрытия из компонентов композиции. Этот процесс обеспечивается экспериментальным подбором количественного и качественного состава композиции, При работе с любым медьсодержащим покрытием на восстановление его при изнашивании идет медный порошок, содержащийся в композиции. Порошок фторпласта способствует образованиюболееизносостойкихмеднофторопластовых пленок по сравнению с чисто медными. Тетраацилат кремния интенсифицирует процесс регенерации покрытия, Описанное взаимодействие и способствует возникновению синергетическо- го эффекта.

Способ осуществляют следующим образом,

Для обработки деталей используют приспособление, состоящее из корпуса с расположенным внутри стержнем из материала покрытия, стальной дисковой щетки и электродвигателя для привода во вращение щетки. Приспособление фиксируют в резцедержателе токарного станка, в шпиндель которого вставляют оправку с обрабатываемыми деталями. В зависимости от диаметра щетки и детали выбирают такую частоту вращения щетки, чтобы скорость ее скольжения по детали составила 8-20 м/с, Деталь приводят во вращение с частотой 60-200 об/мин., выставляют плоскость вращения щетки перпендикулярно боковым граням резьбовой или винтовой поверхности и прижимают вращающуюся щетку к детали силой 10-16 Н, создавая натяг 1-4 мм. Перенос материала производят за 4-6 проходов поочередно по одному проходу на левую и правую боковые грани резьбовой или винтовой поверхности детали. После переноса и периодически в процессе экс-- плуатации на обработанные поверхности наносят композицию, содержащую 4-10% меди, 2-6% ПТФЭ и 0,8-1,2% тетраацилата кремния в мыльной пластичной смазке.

Практическое применение предлагаемого способа иллюстрируется следующими примерами (см,табл.), в которых резьбовые пальцы 24-2904068 подвески автомобилей ГАЗ-24 обрабатывали по известному способу (пример 1), по предлагаемому способу (примеры 3-5) и по способам, параметры которых выходили за заявляемые пределы в меньшую (пример 2) и в большую сторону (пример 6),

Износостойкость резьбовых пальцев, обработанных по способам, указанным в табл., определяли в ходе эксплуатационных испытаний на автомобилях ГАЗ-24. Для этого предварительно измеряли Массу пальцев, затем устанавливали их в автомобили и через 25-30 тыс.км пробега снимали для определения потери массы. Полученные данные обрабатывали и заносили в таблицу.

Для определения эффективности способа на деталях с винтовыми поверхностями производили обработку ходовых винтов домкратов, работающих по схеме ходовой винт - гайка по способам, указанным в таблице. В ходе испытаний домкраты работали по 300 циклов уборка-выпуск с осевой нагрузкой 13 кН, что соответствовало удельной нагрузке 60 МПа Скорость скольжения винта домкрата составляла 2,8 см/с, Измеряли линейный износ боковых поверхностей витков винтовой поверхности. После обработки полученных данных их также заносили в таблицу.

Испытания способа - прототипа производили со смазкой Литол-24, остальных способов - с композициями, приготовленными на основе Литола-24.

0 Для доказательства наличия взаимодействия между покрытием, нанесенным щеткой, и композицией, наносимой после этого, приводящего к возникновению сине- ргетического (сверхсуммарного) эффекта,

5 были проведены в этих Же условиях испытания резьбовых пальцев и домкратов без предварительной обработки щеткой, но с нанесением заявляемой композиции (пример 7, табл) и без обработки щеткой и без

0 нанесения композиции, а с использованием смазки Литол-24 (пример 8, табл )

Сравнивая между собой износостойкость деталей в примерах 1 (прототип), 4

(предлагаемый способ), 7 и 8, получаем сле- 5 дующие данные:

Эффективность способа-прототипа 2 по повышению износостойкости по сравнению со способом 8:

-по пальцам 124 :78 1,59 раза 59%, 0 - по домкратам 35 : 24 1,46 раза 46 % Эффективность способа по примеру 7 по сравнению со способом 8:

-по пальцам 124 : 95 1,31 раза 31%,

-по домкратам 35 : 25 1,40 раза 40% 5 Эффективность заявляемого способа 4

по сравнению со способом 8:

-по пальцам 124 :24 5,17 раза 417%;

-по домкратам 35: 8 4,38 раза 338% Следовательно, синергетический эф0 фект прироста износостойкости при использовании заявляемого способа по сравнению со способом 8 составляет:

-по пальцам 417 - (59+31) 327% 4,27 раза

5 - по домкратам 338 - (46+40) 252% 3,52 раза

По сравнению же с прототипом применение предлагаемого способа повышает износостойкость резьбовых деталей в 2,6-3,2

0 раза и винтовых деталей - в 2,4-3,0 раза, Формула изобретения Способ обработки резьбовой или винтовой детали, заключающийся в том, что деталь вращают и в процессе вращения

5 посредством вращающейся металлической щетки переносят на поверхность детали медьсодержащий материал, образующий покрытие, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости обработанной детали, медьсодержащий материал

переносят за 4-6 проходов при частоте вращения детали 60-200 об/мин, скорости скольжения щетки по детали 8-20 м/с, силе прижатия 10-16 Н 1 натяге 1-4 мм, причем плоскость вращения щетки располагают перпендикулярно к боковым граням резьбовой или винтовой поверхности, перенос производят поочередно по одному проходу

на левую и правую боковые грани, а после переноса на обработанные поверхности наносят композицию, содержащую, мас.%:

Медь4-10

Политетрафторэтилен 2-6

Тетраацилат кремния 0.8-1,2

Мыльная пластичная

смазкаОстальное,

Использование: нанесение износостойких и антифрикционных покрытий на поверхность деталей узлов трения, имеющих резьбовые или винтовые части. Сущность изобретения: деталь приводят во вращение с частотой 60-200 об/мин и прижимают к ней силой 10-16 Н упругую вращающуюся стальную щетку, создавая натяг 1-4 мм. Частоту вращения щетки выбирают такой, чтобы скорость скольжения ее по детали составляла 8- 20 м/с, плоскость вращения щетки располагают перпендикулярно боковым граням резьбовой или винтовой поверхности, перенос производят за 4-6 проходов поочередно по одному проходу на левую и правую боковые грани, а после переноса и периодически в процессе эксплуатации на обработанные поверхности( наносят композицию, содержащую 4-10 мас.% меди, 2-6 мас.% ПТФЭ и 0,8-1,2 мас.% тет- раацилата кремния в мыльной пластичной смазке. 1 табл.