Способ обработки стальных деталей

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам нитроцементации стальных изделий преимущественно из высоколегированных порошковых сталей карбидного класса, и может быть использовано в машиностроении для изготовления специальных деталей, работающих в условиях контактного износа при импульсных подачах тяжелого топлива в дизельных двигательных установках. Цель - повышение износостойкости деталей, исключение коробления, снижение трудоемкости изготовления. Способ включает механическую обработку с минимальным припуском на полирование, доводку и притирку, нитроцементацию при 900-950°С, подстуживание до 830-850°С с последующей выдержкой в течение 30-40 мин, закалку с температуры подстуживания в подогретое масло, отпуск при 340-360°С в течение 3-4 ч, притирку деталей к корпусам двигателей с последующим термостатированием в подогретом масле. Данный способ позволяет получить стальные иглы с высокими эксплуатациоными свойствами, превышающими 1,2-3,5 раза свойства игл, обработанных по известному способу. Увеличивается длительность эксплуатации детали, сокращается число переналадок узлов впрыска топлива, снижается трудоемкость изготовления. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

7 777 А1 (19) (11) (51) 4 С 23 С 8/74 -ЫЮЗ. ;) ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

П4Т, :,, 1,-, Е. &

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4244690/23-02 (22) 13.05.87 (46) 07.05.89. Бюл. Р 17 (72) А.Н.Тарасов, В.Н.Тарасов, П.В.Баженов и Г.И.Хуциев (53) 621.793.669.586.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ((- 1206334, кл. С 23 С 8/32, 1986. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ

ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к химикотермической обработке, а именно к процессам нитроцементации стальных изделий, преимущественно из высоколегированных порошковых сталей карбидного класса, и может быть использовано в машиностроении для изготовления специальных деталей, работающих в условиях контактного износа при импульсных подачах тяжелого топ1 лива в дизельных двигательных установках. Цель — повьппение износостойИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам нитроцементации стальных изделий, преимущественно из высоколегированных порошковых сталей карбидного класса, и может быть использовано в машиностроении для изготовления специальных деталей, работающих в условиях контактного износа при импульсных подачах тяжелых топлив в дизельных двигательных установках. кости деталей, исключение коробления, снижение трудоемкости изготовления. Способ включает механическую обработку с минимальным припуском на полирование, доводку и притирку, нитроцементацию при 900-950 С, подо стуживание до 830-850 С с последующей выдержкой в течение 30-40 мин, закалку с температуры подстуживания в подогретое масло, отпуск при 340360 С в течение 3-4 ч, притирку деталей к корпусам двигателей с последующим термостатированием в подогретом масле, Данный способ позволяет получить стальные иглы с высокими эксплуатационными свойствами, превы-, шающими в 1,2-3 5 раза свойства игл, обработанных по известному способу.

Увеличивается длительность эксплуатации детали, сокращается число переналадок узлов впрыска топлива, снижается трудоемкость изготовления.

1 табл, Цель изобретения — повышение износостойкости, исключение коробления при снижении трудоемкости, Способ изготовления стальных ,игл дизельных топливных форсунок преимущественно из порошковых безвольфрамовых быстрорежущих сталей и сталей карбидного класса включает механическую обработку с минимальным припуском на палирование, доводку и притирку, нитроцементацию при

900-950 С, подстуживание до 830

1477777

850 С с последующей вьдержкой в течение 30-40 мин, закалку с температуры подстуживания в подогретое масло, затем проводят отпуск при 340 а 5

360 С в течение 3-4 ч, притирку игл к корпусам двигателей с последующим термостатированием в подогретом масле.

Снижение температуры в заключительной стадии нитроцементации позволяет за выбранное время инициировать процесс вьделения из пересыщенной углеродом матрицы дисперсных мелких карбицов, их общее количество в диффузионном слое достигает

60 мас.7., что повышает износостойкость рабочей поверхности в сравнении с известными способами. Закалка с температуры подстуживания 830— о

850 С позволяет получить оптимальную твердость при минимальной доводке как в сердцевине, так и диффузионном слое, и, как следствие снижается обьем и трудоемкость притирки. Отпуск в интервале промежуточного превращения сердцевины и высокоуглеродистого диффузионного слоя позволяет получить стабильную структуру нижнего бейнита и исключить структурные изменения в процессе эксплуатации игл. Это исключает преждевременный выход из строя деталей и проведение дополнительных притирок конусов к корпусам. Термостабилизация после притирки позволяет снизить неоднородность распределения микронапряжений по длине игл при их окончательной обработке и исключить изменение микронных размеров по притерт..:;и поверхностям.

Изготовляют и обрабатывают по известному и предлагаемому способам иглы распылительные клапана подачи дизельного топлива двигателей HNVD—

43,8, 8ZD 72/48„ 8DP 46/61, диаметр

45 игл 8-11 мм.

Обработку проводят в продуктах пиролиза триэтаноламина и кубового остатка. этанола в печах СШОЛ-ВНЦ, СШЦ вЂ” 4,6/9,5; при обработке в твердых карбюризаторах с активизирующими азотсодержащими добавками применяют гечи СН0-3,3,,6-9. Притирку и доводку осуществляют чугунными и титановыми притирами с супермикронными пастами.

При исследовании и производственных испытаниях игл — распылителей на судах тралового флота во всех случаях повышается износостойкость и ресурс работы, уменьшается трудоемкость их изготовления и термообработки, достигается экономия материала, снижается количество наладок и регулировок топливных клапанов.

Результаты исследований представлены в таблице.

Испытания показывают, что предлагаемый способ прост в осуществлении в условиях судоремонтных предприятий, в то время как известный требует специализированного оборудования, специальных участков с особыми усло-, виями безопасности, Одновременно эффективность предлагаемого способа выше известного.

Пример 1. Иглы распылительной форсунки ТА 835-155 диаметром

6,2 мм, длиной 48 мм изготовляют из порошковой безвольфрамовой стали

М6ФЗ-П с припуском на доводку и притирку 0,10 мм на диаметр, Обычного припуска на шлифование не предусматривается.

Нитроцементацию с одновременной закалкой проводят в твердом древесноугольном карбюризаторе с активизирующими добавками — сегнетовой соли

О и глицерина при 940 С в течение 5 ч.

Величина садки 80-90 шт., закалку в подогретое до 70 С масло осуществляют после снижения температуры в печи до 840 С и вьдержки при этой температуре в течение 35 мин.

После охлаждения связок деталей, состоявших из 20 игл, до температуо ры масла проводят отпуск при 350 С в течение 4 ч, затем проводят доводку и притирку игл к корпусам. Иглы с чистотой поверхности Рц = 0,080,10 термостатируют в разогретом масле в течение 3 ч при 120 С, Обработка по предлагаемому способу позволяет исключить деформацию и поводку по длине, достигавшую в известном способе 12-15 мкм, при этом износостойкость игл увеличивается в 2 3 раза обеспечивается стабильный распыл солярного топлива в течение всего времени эксплуатации, что подтверждает отсутствие изменения зазора по длине иглы и высокой стабильности размеров конуса иглы.

Пример 2, Форсунки при про.— . ведении ремонта оснащают игольчатыми распылителями, изготовленными и термообработанными по разработан5 14 ной технологии. Для изготовления используют сталь 95Х5МЗФ-П диаметром исходного прутка 14 мм.

После механической обработки с припуском на сторону 0,04 мм иглы нитроцементируют в продуктах пиролиза триэтаноламина с добавкой водного раствора ацетата натрия и кубового остатка перегонки этанола, Температура нитроцементации 920 С, время выдержки 4 ч, расход карбюризатора в печи Ц-60 80 кап/мин.

Перед проведением закалки температуру снижают до 830-850 С и через

30 мин охлаждают иглы в подогретом о до 80 С масле, а затем проводят ото пуск при 340-360 С в течение 3 ч.

Заключительная операция после притирки игл по конусу и образующейтермостатирование в течение 4 ч в подогретом до 80 С масле.

В результате обработки по предлагаемому способу иглы имеют более высокую микротвердость, составляющую

1130-1210 кг/мм . Износостойкость игл возрастает в 2,1 раза, чистота поверхности по конусной части повышается на один класс, а трудоемкость химико-термической обработки и механической доводки снижается на

1,3 ч/шт. Деформация по длине перед притиркой 3-5 мам против 15-20 мкм при обработке по известному способу.

Практически уменьшается перепад и нестабильность давления при стендовых опрессовках клапанов впрыска при подаче топлива при давлении

300-350 ати, что указывает на высокую работоспособность узла с иглами.

Пример 3. Иглы — распылители дизельного топлива изготавливают и испытывают на судах типа РТМи БАТМ.

В печь СНОЛ, в упаковочные ящики в твердый карбюризатор, содержащий

857. древесноугольного карбюризатора, 12Х триэтаноламина и ЗЕ аммония лимоннокислого, укладывают по 40-50 деталей. После прогрева и выдержки при 940 C в течение 6 ч температуру сйижают до 840 С и через 40 мин закаливают иглы связками по 5 шт. в масле, разогретом до 70-80 С. Ото пуск осуществляют при 350 С в элект77777 6 рошкафах СНВЛ в течение 3,5 ч, а после притирки и доводки иглы выдерживают в разогретом масле в течение

8 ч.

В сравнении с известным способом обработки поверхность игл не имеет местных окисленных зон, равномернее поддается доводке и притирке супермикронной алмазной пастой, При минимальной доводке по длине игл 3-8 мкм время притирки сокращается в 1,5 раза. Износостойкость игл повышается в 2.2 раза, при этом не наблюдается случаев выкрашивания слоя при динамических контактных нагрузках, характерного для известного способа обработки и связанного с недостаточной прочностью и твердостью сердце2g Вины е

Таким образом, предлагаемый способ изготовления позволяет получить иглы с эксплуатационными характеристиками, превышающими детали, изготовляемые по известным схемам, в

2-3,5 раза. Экономия возникает вследствие сокращения расхода легирован-. ных сталей, увеличения длительности эксплуатации и сокращения числа переналадок узлов впрыска топлива, а так- же из-за сокрашения трудоемкости доводки и притирки игл после химикотермической обработки, З Формула из обр етения

Способ обработки стальных деталей, преимущественно из быстрорежущих сталей и сталей карбидного класса, 4О включающий нитроцементацию при 900950 С, подстуживание, последующую нитроцементацию при 830-850 С, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости, исключения коробления при снижении трудоемкости, последующую нитроцементацию осуществляют в течение 3040 мин, после чего проводят закалку в подогретое масло, затем осущество

50 ляют отпуск при 340-360 С в течение

3-4 ч, притирку деталей с последующим термостатированием в подогретом масле.

1477777

Свойства диффузионного слоя

Эксплуатационные и технологические

Способ обработки характеристики и «В

3, мкм

H o. s слоя сердцевины

Деформация, мкм

Износостойкость ч

1070-1090

790-820 7850-8200 5-8

705-780

895-91 2

4570-5140 12-15

352-370

820-840

Нитроцементация проводится в природном газе с аммиаком.

Редактор Н.Гунько

Заказ 2319/27 Тираж 942 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г,.ужгород, ул. Гагарина,101

Предлагаемый: нитроцементация

950 С, 5 ч, подстуживание до 850 С, выдержка 40 мин, закалка в масле

70-80 С, отпуск

350 С, 3 ч, притирка, термостабилизация

Известный*; газовая, ступенчатая ииуроцементация

950 С, 4,1 ч, подстуживание до 830 С, выдержка 3,9.ч, охлаждение на воздухе

Составитель H.Сункина

Техред Л.Сердюкова Корректор Э.Лончакова