Способ обработки порошковых деталей

 

Сущность изобретения заключается в том, что деталь подвергают электрохимическому травлению, в процессе которого на деталь воздействуют электрическим разрядом . Мощность разряда 0,1-1,5 кВт/см2. Разряд генерируется в среде с удельной электропроводностью 0,05-0,2 Ом, в течение 0,1-5 мин. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 F 3/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР )0 lqL) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801968/02 (22) 15.03.90 (46) 15,04.92. Бюл. ¹ 14 (71) Рубцовский проектно-конструкторский технологический институт "Автокузлитмаш" и Институт нефтехимического синтеза им.А.B.Òîï÷èåва (72) С.Д,Терентьев, Д.И,Словецкий и

8.Г.Плеханов (53) 621.762.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1243904, кл. В 22 F 3/24, 1984, Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам очистки поверхности и химико-термической обработки изделий из порошковых материалов.

Известно, что при спекании порошков в вакууме поверхностные поры остаются открытыми. При спекании в защитных атмосферах, а особенно без защитных атмосфер, поверхность пор закрывается продуктами окисления металлов, входящих в состав шихты. В связи с тем, что при последующей химико-термической обработке пористых изделий из порошковых материалов насыщение происходит через поверхности изделий и пор, структура насыщенного слоя и его состав резко отличаются от структуры состава компактных материалов. Поэтому после спекания в защитной атмосфере и без нее необходимо применять дополнительные меры по очистке поверхноСти изделий и раскупориванию пор, т,е. подготовке и активации поверхности перед последующими химикотермическими обработками, Существующие методы механической очистки изделий не позволяют произвести очистку всей поверхности пор и их открытия, Кроме того. при шлифовании происходит закрытие пор абразивными продуктами.

„„5UÄÄ 1726134 А1 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОРОШКОВЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Сущность изобретения заключается в том, что деталь подвергают электрохимическому травлению, в процессе которого на деталь воздействуют электрическим разрядом. Мощность разряда 0,1 — 1,5 кВт/см .

Разряд генерируется в среде с удельной электропроводностью 0,05-0,2 Ом см в течение 0,1 — 5 мин. 2 табл.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ обработки пористых изделий, включающий травление в 20 — 25 (,ном растворе хромового ангидрида в концентрированной фосфорной .кислоте и очистку, которую проводят с наложением ул ьтра звука последовательно в водном растворе аммиака и ацетона с промежуточной промывкой в воде.

Недостатком известного способа является многостадийность очистки, низкая производительность, необходимость использования активных в коррозии и токсичных веществ, а также недостаточное удаление окислов металлов, тормозящих диффузию при последующей химико-термической обработке.

Цель изобретения — повышение производительности обработки порошковых материалов и экологических показателей и роцесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки порошковых материалов, включающем электрохимическое травление, на обрабатываемую поверхность воздействуют разрядами мощностью N = г

=0,1 — 1,5 кВт/см, генерируемыми в элект1726134 ропроводящей водной среде с удельной электропроводностьюу= 0,05-0,2 Ом см

-1 -1 в течение 0,1 — 5 мин, Воздействие микроразрядов на обрабатываемую поверхность приводит к восстановлению оксидов, развитию истинной площади поверхности за счет образования микрократеров, что увеличивает фронт диффузии, Кроме того, процесс характеризуется высокими экологическими показателями, так как вместо фосфорной кислоты, хромового ангидрида, аммиака, ацетона исполь зуется водный раствор нетоксичных соединений (КгСОз, NaCI) при комнатной температуре.

Обработку металлического изделия осуществляют следующим образом.

В электролит (водные растворы солей, химически не взаимодействующие с металлом, например КгСОз, NaCI) с заданной удельной электропроводностью погружают деталь и подключают ее к отрицательному полюсу источника тока. Вторым электродом служит погруженная в электролит пластина из нержавеющей стали. После подачи напряжения на границе раздела сред металл — электролит формируется газовая оболочка, в которой осуществляется электрический разряд определенной мощности, Под действием последнего происходит очистка металла, восстановление оксидов и активация поверхности. Восстановление оксидов происходит ввиду того, что газовая оболочка, образующаяся вокруг детали; погруженной в электролит и подключенной v, отрицательному полюсу источника тока, состоит преимущественно из водорода. Активация поверхности заключается в том, что воздействие разрядов на поверхность спеченного изделия приводит к образованию микрократеров, увеличивающих истинную площадь поверхности, расширяющую фронт диффузии, что ускоряет проведение последующей химико-термической обработки. Минимальная удельная мощность, необходимая для развития и стабилизации горения разряда, Np=0,1 кВт/см, а при Np> г

>1,5 кВт/см воздействие более мощного разряда вызывает эрозию поверхности детали и изменение ее размеров.что нежелательно. При у< 0,05 Ом см наблюдается большие потери мощности в объеме электролита при прохождении электрического тока, а использование электролита cg>

>0,2 Ом "cM нерационально из-за возможности осаждения соли на поверхности дета5

10 ли из раствора и повышенной эрозии детали.

Время 0,1 мин является минимальным для достижения эффекта обработки, а при воздействии разряда более 5 мин состояние поверхности изменяется незначительно.

Пример. Деталь — уплотнительное кольцо, изготовленное из порошка марки

ЖГР1Д1, 5Х2Н1, спрессованное с усилием

250 тс и спеченное методом ТВЧ в течение

35-40 с, подвергали очистке и активации в электролите для последующей нитроцементации, Результаты, полученные при конкретном выполнении обработки при граничных и средних значениях в защищаемых пределах, сведены в табл, 1, После проведения обработки по прототипу и предлагаемому способу детали были подвергнуты газовой нитроцементации.

Полученные результаты по глубине нитроцементации, твердости и износным испытаниям приведены в табл. 2.

Как видно из данных табл. 2, обработка деталей по предлагаемому способу при указанных режимах позволяетувеличить глубину нитроцементационного слоя в 1,4-1,5 раза, износостойкость в 1,2 — 1,4 раза, Использование предлагаемого способа обработки по сравнению с прототипом повышает производительность обработки порошковых изделий за счет уменьшения числа стадий обработки с трех до одной, Скорость обработки также повышается за счет использования концентрированных потоков энергии и обеспечивается качественное и скоростное удаление загрязнений, восстановление оксидов, увеличение плотности дислокаций в структуре поверхностных слоев металла, Совокупность всех этих признаков приводит к ускорению процесса насыщения, улучшению эксплуатационных характеристик спеченных изделий. Для проведения способа используют нетоксичные водные растворы.

Формула изобретения

Способ обработки порошковых деталей, включающий электрохимическое травление заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и экологических показателей, в процессе травления на заготовку воздействуют электрическим разрядом мощностью 0,1—

1,5 кВт/см, генерируемым в среде с удельг ной электропроводностью 0,05 — 0,2 Ом ° см в течение 0,1 — 5 мин.

1726134

Таблица

Средний диаметр пор, мкм

ПориCTOCTb Изделий, %

Время обработки, мин

Температура электролита, оС

Плотность то ка, Аlсм

Удельная электропроводНОСТЬ, Ом icM

Состав раствора для травления

Способ обработки

Удельная мощНОСТЬ, кВт/см2

Известный

Раствор хромового ангидрида в фосфорНОЙ КИСЛОте

20%

30%

5%-ный

К2СОз

6%-ный

KCl

5%-ный

NaCI

25%-ный

КгСОз

38,4

38,5

15,0

22

0,1

0,25

3,2

0,0012

0,006

0,1

0,05

П редлагаемый

15,6

0,08

3,4

0,9

17.0

18

0,07

3,3

0,8

15,8

0,1

25

0,2

4,6

1,5

Таблица 2

15

Составитель С. Багрова

Редактор М, Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор Л. Патай

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

Заказ 1230 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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