Способ упрочнения изделий из вентильных металлов и их сплавов

 

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при изготовлении деталей машин из вентильных сплавов, а также из сталей с алюминиевым покрытием, к поверхностям которых предъявляются требования по износостойкости, диэлектрической прочности, теплостойкости и коррозионной стойкости. Сущностью изобретения является способ упрочнения изделий из вентильных металлов и их сплавов, включающий предварительное поверхностное деформирование и последующее анодно-катодное микродуговое оксидирование. Технический результат данного изобретения заключается в повышении микротвердости, увеличении толщины покрытия, снижении шероховатости и изменения размера. 1 табл.

Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при изготовлении деталей машин из вентильных сплавов, а также из сталей с алюминиевым покрытием, к поверхностям которых предъявляются требования по износостойкости, диэлектрической прочности, теплостойкости и коррозийной стойкости.

Известен способ упрочения на основе микродугового оксидирования деталей из вентильных металлов и их сплавов, в том числе алюминия, заключающийся в том, что при некоторых напряжениях анодирования (более 200 В) возникают множественные электрические пробои оксидной пленки, следствием которых являются, с одной стороны, ускорение процесса образования оксида, а с другой - изменение химических и физических свойств получаемого покрытия. Вместо оксидов аморфной группы формируются кристаллические включения и высокотемпературные модификации оксидов и шпинелей. Черненко В.И. "Получение покрытий анодно-искровым электролизом", 1990, с. 140. Однако этот способ не обеспечивает получение покрытий с высокими эксплуатационными свойствами и требует больших затрат энергии для получения покрытий толщиной более 60 мкм.

Известен способ упрочнения на основе анодно-катодного микродугового оксидирования, представляющий собой соединение двух процессов микродугового анодирования и катодирования и совмещение этих процессов на одном электроде (прототип). Федоров В. А. "Поверхностное упрочнение нефтегазопромыслового оборудования методом микродугового оксидирования". М. 1989, с. 49. Способ позволяет формировать покрытия с высокими эксплуатационными свойствами и толщиной более 60 мкм при минимальных затратах энергии. Качество покрытий в значительной степени зависит от химического состава сплава, состояния его тонкой кристаллической структуры, плотности дислокаций, а также от величины шероховатостей поверхности заготовки. Традиционный метод подготовки поверхности под анодирование, а именно точение, не вносит существенного изменения в состояние поверхностного слоя и формирует достаточно грубый профиль микронеровностей.

Задача данного изобретения состоит в разработке способа упрочнения деталей из вентильных металлов и их сплавов, который обеспечивает повышение качества упрочнения деталей.

Сущностью изобретения является способ упрочнения изделий из вентильных металлов и их сплавов, включающий предварительное поверхностное деформирование до степени деформации Г 0,3 0,9 и последующее анодно-катодное микродуговое оксидирование.

Отличительным признаком данного способа является то, что обрабатываемые поверхности перед анодно-катодным микродуговым оксидированием подвергают поверхностному пластическому деформированию до степени деформации сдвига Г 0,3 0,9.

Технический результат данного изобретения заключается в повышении микротвердости, увеличении толщины покрытия, снижении шероховатости и изменения размера.

Пример осуществления способа. Экспериментальный образец в виде шайбы диаметром 40 мм и высотой 10 мм изготавливают из сплава АК6 методом токарной обработки. Один из торцов образца подвергают поверхностному пластическому деформированию методом обкатывания.

Обкатывание осуществляют шариковой обкаткой с радиусом профиля инструмента Рпр 5 мм. при силе обкатывания P=50 кг и осевой подаче S 0,1 мм/об. Скорость вращения заготовки V 100мм/мин. Обкатывание производят без СОЖ, т. к. попадание ее в поры металла может впоследствии негативно сказаться на качестве покрытия (привести к образованию большого количества гидроксида алюминия в покрытии).

После предварительной обработки экспериментальный образец помещают в технологическую ванну и подвергают обработке анодно-катодным микродуговым оксидированием, которое осуществляется при помощи анодно-катодного источника технологического тока ИТТ 50/800 в электролите с концентрацией жидкого стекла 4 г/л и гидроксида натрия 1 г/л в течении 60 мин на плотности тока 20 А/дм².

При осуществлении способа режимы обработки ППД и степень деформации сдвига Г рассчитывают по стандартной методике. Режимы анодно-катодного МДО выбирают, исходя их марки сплава и технического задания на изделие.

Результат, который получается от использования способа, изложенного в примере (см. таблицу) заключается в увеличении толщины покрытия S на 24% микротвердости H на 44 73% снижении шероховатости Ra на 12% и уменьшении изменения размера h на 33% Для сравнения в таблице представлены данные для экспериментального образца, при предварительной обработке которого не применяют ППД, режимы анодно-катодного микродугового оксидирования такие же, как и для экспериментального образца обработанного ППД.

Диапазон Г 0, 3 0,9 связан с тем, что при Г 0,3 происходит упрочнение материала на 80 90% Остальная часть упрочнения металла происходит при Г>0,3. Однако при Г>0,9 происходит исчерпание ресурса пластичности с зарождением субмикро и макротрещин, что приводит к снижению конструкторской прочности изделия.

Таким образом, указанный технический эффект достигается в предложенном способе за счет обеспечиваемых предварительной обработкой повышенной плотности дислокаций и характерного сглаженного профиля микронеровностей.

Формула изобретения

Способ упрочнения изделий из вентильных металлов и их сплавов, включающий анодно-катодное микродуговое оксидирование, отличающийся тем, что поверхность изделия предварительно подвергают поверхностному пластическому деформированию до степени деформации сдвига 0,3 0,9.1

РИСУНКИ

Рисунок 1