Способ поверхностного упрочнения деталей машин

 

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов, а именно диффузионному насыщению поверхностных слоев упрочняемых деталей машин различными химическими элементами из твердых фаз. Сущность изобретения: приготавливается насыщающая порошковая смесь, из которой затем путем прессования готовят обкладки (аппликации) заданной формы, которые накладываются на подвергаемое насыщению место. Нагрев ТВЧ осуществляют циклически, для получения плотного контакта обкладки прижимают к поверхности, а деталь смещают относительно обкладок при размягчении их внутренних слоев.

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов, а именно диффузионному насыщению поверхностных слоев упрочняемых деталей машин различными химическими элементами из твердых фаз.

Известны способы поверхностного упрочнения деталей, включающие использование насыщающей смеси порошков в герметизированных и в негерметизированных контейнерах, в вакуумных установках, с псевдоожижением насыщающей среды, в установках с принудительной подачей защитного газа (справочник под ред. Ляховича Л. С. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. -М. 1981, с. 14-17, 80-85, 123, 145-149, 166-170, 180-188, 213-215, 215-217, 219, 222, 226, 230, 231, 233, 234-238, 240-243, 247, 266, 273-275, 282, 288, 289, 291, 296-299, 314, 315, 317, 325, 328, 333-335, 338, 339-341, 346, 370, 373, 374, 377-379, 383-386, 389-391, 400, 401).

Известны способы поверхностного упрочнения также из обмазок (паст) (справочник под ред. Ляховича Л.С. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. -М. 1981, с. 17-19, 80-85, 164, 274, 275, 283, 284, 300-305, 334-336, 341, 343, 346).

Недостатком этих способов является малая производительность подготовительных процессов к ХТО, растягивающая в целом производственный цикл обработки.

Известен способ получения локальных покрытий из предварительно изготовленной путем прессования и спекания формы из титанового порошка, устанавливаемой на изделии с зазором 0,8 1,0 мм. На внутреннюю поверхность формы наносят слой алюминиевой пудры толщиной 0,1 0,15 мм (авторское свидетельство N 804715, кл. C 23 C 9/02, 1981, авторы В.Н. Михайлин и Е.В. Зисман).

Недостатками этого способа являются наличие зазора между формой и поверхностью покрываемого изделия, необходимость нанесения слоя алюминиевой пудры, значительная продолжительность процесса, не достаточно высокий уровень технологичности, а также частный характер некоторых условий получения покрытий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ химико-термической обработки деталей, который включает приготовление порошковой смеси с последующим получением из нее насыщающей обмазки, нанесение обмазки на деталь, нанесение защитной обмазки, высушивание обмазки в термокамере в течение 15 30 мин и обработку в печи или нагрев ТВЧ (Ворошнин Л.Г. Ляхович Л.С. Борирование стали. -М. Металлургия, 1978, с. 77, 80, 81).

Недостатком этого способа является малая производительность из-за громоздкости технологического процесса и плохих условий механизации и автоматизации технологии.

Технологической задачей изобретения является повышение производительности способа поверхностного упрочнения деталей и уровня технологичности.

Поставленная задача достигается тем, что способ поверхностного упрочнения деталей машин включает приготовление насыщающей порошковой смеси, нанесение ее на поверхность детали, нагрев упрочняемого места ТВЧ, в котором новым является то, что перед нанесением смеси на упрочняемое место из нее путем прессования готовят обкладки (аппликации) заданной формы, которые накладывают затем на подвергаемое насыщению место без зазора, нагрев ТВЧ проводят циклически, для получения плотного контакта обкладки прижимают к поверхности, а деталь поворачивают (смещают) относительно обкладок при размягчении их внутренних слоев.

Способ осуществляется следующим образом.

С использованием типового оборудования готовят однородную насыщающую смесь, состоящую из необходимых компонентов. В пресс-форме прессуют накладки (аппликации) требуемой формы. Например, для шеек валов накладки изготавливают в виде полувтулок. Подвергаемый диффузионному насыщению участок детали помещают в индуктор установки ТВЧ. Накладки прижимают к поверхности детали. Нагрев осуществляют до температуры 1100 1150^oC в течение 1,5 2 мин. По истечении первых 0,2 1,0 мин деталь поворачивают (перемещают) относительно обкладок при размягчении внутренних слоев обкладки на величину 0,5 1,0 мм для достижения плотного контакта. После прекращения нагрева и выдержки в течение 1,5 2 мин нагрев снова повторяют в течение 1,0 1,5 мин до температуры 1100 1150^oC. Глубина диффузионного слоя составляет 50 200 мкм. При необходимости получения большей глубины термоциклирование продолжают по графику: нагрев до 1100 1150^oC в течение 1,0 1,5 мин, выключение нагрева и выдержка в течение 1,5 2 мин и т.д.

Преимущество предлагаемого технического решения заключается в том, что благодаря расчленению процесса на отдельные стадии повышается производительность ХТО из-за применения на каждой стадии высокопроизводительного оборудования. Использование пресс-форм позволяет получить накладки из насыщающей смеси сложной формы. Фиксированность формы и размеров накладок облегчает базирование ее на упрочняемой поверхности. Все стадии способа могут быть внедрены в поточную линию обработки деталей машин.

Формула изобретения

Способ поверхностного упрочнения деталей машин, включающий приготовление порошковой смеси, нанесение ее на упрочняемую поверхность и нагрев ТВЧ, отличающийся тем, что перед нанесением смеси на поверхность из нее прессованием изготавливают накладки по форме изделий, которые прижимают к их поверхности, а нагрев проводят токами высокой частоты циклически, причем в процессе нагрева деталь смещают относительно накладок при размягчении их внутренних слоев.