Способ обработки металлических изделий

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для улучшения свойств металлических изделий, в частности для повышения их износостойкости. Способ включает формирование на поверхности изделия твердого износостойкого пористого слоя с последующей его пропиткой рабочей средой, в которую добавляют соединения, вызывающие при трении установление режима взаимного атомарного переноса. 5 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для улучшения свойств металлических изделий, в частности для повышения их износостойкости.

Известен эффект избирательного переноса при трении (эффект безызносности) [1] в условиях граничной смазки, когда происходит явление избирательного переноса меди из смазки на трущиеся поверхности и обратного ее переноса с поверхностей в среду (смазку), что снижает коэффициент трения до жидкостного и резко снижает износ (практически исключает) пары трения.

Известно также нанесение плакирующего слоя на поверхность металла по [2] с заполнением пор рабочей средой - маслом для уменьшения диффузии водорода в поверхностные слои изделий с последующим фрикционным воздействием обкаточным инструментом.

Недостаток способа по [2] - его невозможность реализовать эффект по [1].

Для обеспечения снижения коэффициента трения и износа трущихся изделий на их поверхности наносят пористый слой с последующей его пропиткой рабочей средой, в которую добавляют соединения, вызывающие при трении установление режима взаимного атомарного переноса, обуславливающего отсутствие износа детали. Деталь может быть подвергнута трибообработке материалом, образующим на поверхности детали плакирующее покрытие. Режим пропитки может быть следующим: деталь нагревают до температуры 60-100^oC и дают вакуум 0,2-0,8 ат, выдерживают полчаса, охлаждают до 20^oC и сбрасывают вакуум, дают давление, выдерживают 10-30 минут, после чего весь цикл повторяют три раза, увеличивая каждый раз время выдержки в 1,5 - 2 раза и повышая давление до 1,3 ат. Трибообработку поверхности детали могут выполнять мягким эластичным пористым инструментом, смоченным смесью: Трилон-Б (40-45%), соляная кислота (5-7%), глицерин (10-15%), вода и металлическая пудра (бронза или медь). Вместо воды (10-15%) может быть использован 5%-ный раствор иода в 10%-ном растворе иодистого калия.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

На поверхность металлического изделия наносят пористый слой, например, из хрома или другого износостойкого материала известными методами (гальваника, напыление или др.).

Пропитывают известными методами пористый слой металлоплакирующей средой, например расплавом или раствором олеатов или других соединений металлов, вызывающих эффект плакирования в индустриальных маслах или растворителях.

Формируют предварительно или в процессе эксплуатации трибологический слой по [1] для установления режима взаимного атомарного переноса, сопровождающегося отсутствием износа трущихся деталей.

Сущность способа хорошо иллюстрирует следующий опыт: наличие в среде (например, в масле) хотя бы одной детали, обработанной по предлагаемому способу, вызывает эффект "безызносности" при трении по [1] во всех трущихся в этой среде парах, т.к. экстрагируемые средой из пористого слоя соединения вызывают образование при трении плакирующего слоя на всех трущихся парах.

Пример 1.

На рабочую поверхность стальной детали гальваникой наносят хромовое пористое покрытие по [3], затем деталь помещают в сосуд для обработки "вакуум - давление" с возможностью нагрева и охлаждения и заливают расплавом олеата меди, содержащим также компоненты для уменьшения вязкости среды и лучшего смачивания поверхности при пропитке.

Осуществляют нагрев детали до температуры 60-100^oC и дают вакуум 0,2-0,8 ат. Затем выдерживают при этих условиях полчаса (10-30 минут), сбрасывают вакуум и охлаждают до 20^oC. После этого следует выдержка (10-30 минут). Затем весь цикл повторяют три раза, увеличивая каждый раз время выдержки в 1,5-2 раза. Допускается воздействие давлением после сброса вакуума. При этом в каждом последующем цикле повышают давление до 1,3 ат. Возможна обработка и без нагрева при увеличении времени.

Пример 2.

Выполняют все операции по примеру 1. Затем деталь извлекают из среды и подвергают трибообработке в паре с металлическим инструментом (прижатым стержнем или щеткой), обеспечивающей атомарный перенос, например, из меди или других материалов щеткой на сухую. После этого деталь устанавливают в узел, где она может работать без предварительной обкатки. Этот вариант обработки наиболее эффективен для деталей, трущихся в процессе эксплуатации без смазки.

Пример 3.

Выполнят те же операции, что и в примере 2, только металлический инструмент заменяется мягким, пористым, эластичным материалом (тряпка, губка), смоченным составом, например: Трилон-Б (40-45%), соляная кислота (5-7%), глицерин (10-15%), остальное (10-15%) вода или 5%-ный раствор иода в 10%-ном растворе иодистого калия, пудра металлическая (бронза или медь).

Продолжительность обработки (натирание) - 10-15 минут.

Предложенная новая совокупность существенных признаков создает неизвестную ранее технологию, позволяющую формировать на поверхностях трущихся деталей слои контактирующих материалов с заданными свойствами, в частности с существенно меньшим коэффициентом трения и с большей износостойкостью.

Литература 1. Открытие, диплом N 41, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР N 1578211, кл. C 21 D 1/00, 1988.

3. Ямпольский А.М., Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехника. Л.: Машиностроение, 1991, с. 170.

Формула изобретения

1. Способ обработки металлических изделий, включающий формирование на поверхности изделия твердого износостойкого пористого слоя с последующей его пропиткой рабочей средой, отличающийся тем, что в рабочую среду добавляют соединения, вызывающие при трении установление режима взаимного атомарного переноса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пропитку рабочей средой осуществляют следующим образом: изделие нагревают до температуры 60 - 100^oC, создают вакуум 0,2 - 0,8 атм, выдерживают 30 мин, охлаждают до 20^oC, снижают вакуум, выдерживают 10 - 30 мин под давлением, после чего цикл повторяют три раза, увеличивая каждый раз время выдержки в 1,2 - 2 раза и повышения давления до 1,3 атм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что изделие дополнительно подвергают трибообработке материалом, образующим на поверхности изделия плакирующее покрытие.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что трибообработку поверхности изделия осуществляют металлической пудрой, например медью, эластичным инструментом, например губкой, пропитанным раствором.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что пропитку осуществляют раствором, содержащим, мас.%: Трилон Б - 40 - 45 Соляная кислота - 5 - 7 Глицерин - 10 - 15 Вода - Остальное 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что пропитку осуществляют раствором, содержащим, мас.%: Трилон Б - 40 - 45 Соляная кислота - 5 - 7
Глицерин - 10 - 15
5%-ный Раствор йода в 10%-ном растворе йодистого калия - Остальноез