Инструмент для фрикционного поверхностного упрочнения

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поверхностного упрочнения рабочих поверхностей стальных и чугунных деталей. Цель изобретения - повышение качества упрочненного слоя за счет увеличения его толщины. Инструмент для фрикционногоповерхностного упрочнения деталей машин содержит корпус в виде диска из материала с низким коэффициентом теплопроводности и с рабочей поверхностью на его периферии. При этом инструмент снабжен пальцами, выполненными из материала с коэффициентом теплопроводности выше, чем у материала диска, и расположенными в радиальных отверстиях, выполненных на рабочей поверхности диска, при этом диаметр пальцев выбирают из соотношения d=

СОЮЗ ЕОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 24 В 39/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4732876/27 (22), 29,08.90 (46) 15.02.92.Бюл, N 6 (71) Физико-механический институт им

Г.В.Карпенко (72) В.И.Кырылив и Т,Н.Каличак (53) 621,923.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 118355, кл. В 24 В 39/00, 1983. (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ФРИКЦИОННОГО

ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поверхностного упрочнения рабочих поверхностей стальных и чугунных деталей. Цель изобретения — повышение качества упрочненного слоя за счет увеличения его толщины. Инструмент для фрикционного

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поверхностного упрочнения рабочих поверхнос- тей стальных и чугунных деталей.

Целью изобретения является повышение качества упрочненного слоя за счет уве- ° личения его толщины.!

На фиг. 1 изображен предлагаемый инструмент; на фиг, 2 — вид А на фиг. 1, Инструмент состоит из корпуса 1, в ко- . тором установлен рабочий диск 2 с располо-. женными в нем в радиальных отверстиях пальцами-теплоносителями 3. Диск закреплен в корпусе с помощью фланца 4 и болтов

5. Корпус изготовляют из материала с высокой теплопроводностью, например из дюралюминия, Рабочий диск выполнен из

„„SU ÄÄ 1712135 А1 поверхностного упрочнения деталей машин содержит корпус в виде диска из материала с низким коэффициентом теплопроводности и с рабочей поверхностью на его периферии. При этом инструмент снабжен пальцами, выполненными из материала с коэффициентом теплопроводности выше, чем у материала диска, и расположенными в радиальных отверстиях, выполненных на рабочей поверхности диска, при этом диаметр пальцев выбирают из соотношения

d=(1,2 — 2,0)b, где d — диаметр пальцев, мм; Ь вЂ” ширина рабочей поверхности диска, мм.

Это позволяет упростить конструкцию, а получаемые на поверхности детали структуры белых слоев обладают повышенной твердостью и соответственно износостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению, 2 ил. 1 табл. нержавеющей стали или титанового сплава, а пальцы теплоносители из меди или латуни.

Инструмент для фрикционного поверхностного упрочнения работает следующим образом.

Упрочнение инструментом осуществляют в процессе фрикционной обработки йа токарных или шлифовальных станках. Инструмент устанавливается в специальном приспособлении на токарном станке или на шпинделе шлифовального станка и вращается с окружной скоростью 60 — 70 м/с, Инструмент прижимается с постоянным усилием 600 — 1000 Н к обрабатываемой детали, вращающейся с окружной скоростью

0,02-0,08 м/с. Продольная подача инструмента относительно детали составляет 0,61,5 мм/об. Длина линии контакта

1712135 инструмента с обрабатываемой деталью составляет 5-8 мм, При трении инструмента и детали в зоне их контакта происходит локальный импульсный нагрев поверхности обрабатываемой детали до температуры

1100-1300 К. В зону обработки подают смазывающе-охлаждающую среду, например масло минеральное И вЂ” 12A, которое обеспечивает быстрое охлаждение упрочняемой поверхности, В результате упрочнения на поверхности детали возникают структуры белых слоев толщиной 100-150 мкм с повышенной микротвердостью (7-10) ГПа. В зоне фрикционного скользящего контакта определенное количество теплоты, доминирующая часть которой уходит в быстровращающийся инструмент, Поэтому в качестве материала диска выбирают титановый сплав или нержавеющую сталь, обладающие низкой теплопроводностью (Л= 21,925,5 Вт/ м .К). При попацании в зону контакта медных или латунных пальцев теплоносителей (il;---221-406 Вт/ м .К) происходит мгновенный отвод тепла из поверхности упрочняемой детали на корпус инструмента изготовленный, например, из дюралюминия (Л=200 Вт/ м . К). Это приводит к циклическому изменению температуры на поверхности упрочняемой детали и соответственно к увеличению глубины упрочненного слоя до 150 — 220 мкм.

Диаметр пальцев выбирают иэ соотношения

d=(1,2 — 2,0)Ь. где d — диаметр пальцев, мм;

b — ширина рабочей поверхности диска, мм.

При величине d<1,2Ь увеличение глубины упрочненного слоя незначительное, а при величине d>2,0Ü дальнейшее незначительное увеличение толщины упрочненного слоя приводит к росту габаритов инструмента.

Количество пальцев теплоносителей и выбирают из соотношения л 0

1000 V{0,8 — 1,8) 10 с где D — наружный диаметр диска, мм;

V — линейная скорость вращения диска, м/с, Соотношения диаметров пальцев и их количество определены экспериментально, Для интенсификации отвода тепла от теплоносителей корпус выполнен из дюралюминия с высокой теплопроводностью (Л=200Вт/м К).

Пример 1. Цилиндрический образец диаметром 20 мм из стали 45 в нормализо5 ванном состоянии упрочняют на станке мод.

1К62 при помощи инструмента, рабочий диск которого выполнен из титанового сплава BT — 5, польцы-теплоносители — из латуни

ЛС вЂ” 59, а корпус из дюралюминия Д16Т. Ши10 рина рабочей поверхности диска 5 мм. Диаметр восьми пальцев теплоносителей 10мм, Наружный диаметр упрочняющего диска

250 мм. Линейная скорость вращения упрочняемой детали 0,05 м/с. Давление инст15 румента на обрабатываемый образец, создаваемое механизмом поперечной подачи. станка, составляет 800 Н. В зону обработки подают масло индустриальное И;12А, При этом глубина упрочненного слоя (белой

20 эоны) составляет 180 мкм. Микротвердость упррчненного слоя у поверхности.9 ГПа с постепенным понижением по глубине до исходного состояния — 2,5 ГПа. При повышении скорости вращения упрочняемой

25 детали до 0,084 м/с глубина упрочненного слоя составляет 130 мкм. Таким образом инструмент позволяет повысить производительность процесса.

При уменьшении диаметра пальцев теп30 лоносителей до 5 мм глубина упрочненного слоя уменьшается до 140 мкм, Увеличение диаметра пальцев, до 12 мм приводит к незначительному увеличению глубины упрочненного слоя (с 180 до 185). При умень35 шении количества пальцев диаметром 10мм с восьми до четырех глубина упрочненного слоя уменьшается до 140 мм. При увеличении количества пальцев теплоносителей до шестнадцати глубина уп рочненного слоя со40 ставляет 190 мкм. Микротвердость без изменений.

Результаты изменения глубины и микротвердости упрочненного слоя. в зависимо сти от теплопроводности пальцев и корпуса

45 приведены в таблице, Предлагаемый инструмент простой по конструкции и надежный в эксплуатации.

Получаемые на поверхности упрочняемой детали структуры белых слоев обладают по50 вышенной твердостью, а соответственно, иэносостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению. При необходимости инструмент позволяет повысить производи-. тельность обработки в 1,4-1,6 раза.

55 Формула изобретения

Инструмент для фрикционного поверхностного упрочнения деталей машин, содержащий корпус в виде диска из материала. с низким коэффициентом теп lollðîâoäíoсти и с рабочей floBeDxH :õòüíç на его пери1712135 ферии, отличающийся тем,-что, с целью повышения качества обрабатываемой детали эа счет увеличения толщины упрочненного слоя, инструмент снабжен пальцами, выполненными иэ материала с коэффициентом теплопроводности выше, чем у материала диска, и расположенными в радиальных отверстиях, выполненных на рабочей поверхности диска, при этом диаметр пальцев выбирают из соотношения б=(1,2-2,0)Ь, 5 где d — диаметр пальцев, мм;

Ь вЂ” ширина рабочей поверхности диска, мм,