Способ обработки поверхности детали

Изобретение относится к обработке материалов и может быть использовано для легирования и упрочнения различных деталей машин и инструментов. Способ включает нанесение легирующего покрытия и упрочнение обкаткой поверхностного слоя детали, которые осуществляют одновременно путем обкатки поверхности детали с помощью ролика, установленного в подпружиненной державке, закрепленной в резцедержателе станка, при этом деталь закреплена в шпинделе станка для придания ей вращения, а к детали и ролику подведен электрический ток. Причем используют ролик, на контактную поверхность которого предварительно нанесено покрытие с легирующими элементами. Технический результат изобретения заключается в упрощении способа легирования и упрочнения поверхностного слоя детали, а также в повышении прочностных характеристик детали, способствующих увеличению срока службы и повышению надежности в условиях сложных нагрузок. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к методам обработки материалов и может быть использовано для легирования и упрочнения различных деталей машин и инструментов. Особенно эффективно для деталей, работающих в условиях высоких температур, агрессивной среды, износа и знакопеременного нагружения. К ним следует отнести лопатки компрессора и турбины (замковая часть), валы, рессоры, штоки и т.п. Может быть использовано как при изготовлении, так и при ремонте особо нагруженных деталей, в поверхностных слоях которых установлено отсутствие или уменьшение легирующих элементов. Это вызвано возможными отклонениями от заданных режимов обработки при изготовлении или повышенными нагрузками при эксплуатации.

Из уровня техники известен способ легирования и упрочнения поверхностного слоя детали по патенту RU 2175594, выбранный в качестве наиболее близкого аналога. Способ заключается в нанесении покрытия компактными электродами и последующее пластическое упрочнение нанесенного слоя деформирующими элементами. Нанесение покрытия (легирование) осуществляют при помощи роликовых подпружиненных электродов в момент касания роликов о поверхность детали. Деформирование, сглаживание и уплотнение полученного покрытия осуществляют деформирующими роликами. Ролики, осуществляющие нанесение покрытия (легирование) и деформирующие ролики, установлены последовательно в дисковом корпусе инструмента. Электрический ток подводится к роликам и к детали.

Недостаток указанного способа заключается в том, что нанесение покрытия (легирование) и упрочнение не объединены во времени в одну операцию, а разнесены на равные промежутки времени. Следовательно, между операциями нанесение покрытия (легирование) и деформирования существует непродолжительный промежуток (интервал) времени, что усложняет осуществление способа, увеличивая потери во времени на проведение операций легирования и упрочнения.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является упрощение способа легирования и упрочнения поверхностного слоя детали для повышения прочностных характеристик детали.

Технический результат изобретения заключается в упрощении способа легирования и упрочнения поверхностного слоя детали, а также в повышении прочностных характеристик детали, способствующих увеличению срока службы и повышению надежности в условиях сложного нагружения. В первую очередь это относится к жаростойкости и коррозионной стойкости.

Технический результат достигается тем, что способ обработки поверхности детали, включает нанесение легирующего покрытия и упрочнение обкаткой поверхности детали. Нанесение легирующего покрытия и упрочнение поверхностного слоя детали осуществляется одновременно путем обкатки поверхности детали с помощью ролика, установленного в подпружиненной державке, закрепленной в резцедержателе станка. Деталь закрепляют в шпинделе станка для придания ей вращения. При этом к детали и ролику подведен электрический ток. Электрический ток подведен к детали через шпиндель станка. На контактную поверхность ролика предварительно нанесено покрытие с легирующими элементами. Перемещение ролика возвратно-поступательное в продольном и поперечном направлениях относительно горизонтальной плоскости станины токарного станка. Углубление ролика в поверхность детали от 10 до 200 мкм, при этом легирование и упрочнение поверхностного слоя детали выполняют за один или несколько проходов ролика.

В качестве инструмента используется ролик, на рабочую поверхность (наружный диаметр) которого наносится жаропрочный многокомпонентный сплав с легирующими элементами или однокомпонентный легирующий металл. Вместо ролика может использоваться металлическая пластина, на рабочей торец которой наносится покрытие аналогичное покрытию, которое наносится на рабочую поверхность ролика. Назначение ролика или пластины - служить «донорами» своими покрытиями, состоящими из легирующих элементов, которые необходимы обрабатываемым деталям. Толщина покрытия, нанесенного на рабочую поверхность ролика, составляет 50 мкм и более в зависимости от требований к обработке и условий ее проведения. Для нанесения покрытий на ролик используется вакуумно-плазменный метод, методы электроискрового легирования, наплавки и т.п.

В качестве технологического оборудования используются универсальные токарные, фрезерные, строгальные станки в зависимости от цилиндрической или плоской формы деталей.

На иллюстрации (фиг. 1) представлена схема легирования и упрочнения поверхностного слоя детали, выполненная на токарном станке (условно не показано) со следующими обозначениями: деталь (1); шпиндель токарного станка (2); ролик (3); легирующие элементы (4); пружинная державка (5); резцедержатель станка (6); источник тока (7).

Деталь (1) закрепляется в шпинделе (2) для придания ей вращения. Обкатка детали осуществляется роликом (3) с нанесенным на его рабочую поверхность покрытием с легирующими элементами (4) и закрепленным в пружинной державке (5), которая устанавливается в резцедержателе станка (6). Подвод тока к детали (1) и к ролику (3) производится от источника переменного тока (7). В качестве источников переменного тока используются понижающие трансформаторы с питанием от сети напряжением 220-380 В. Мощность трансформатора зависит от технологического его назначения: характер обрабатываемых деталей, их габаритных размеров, конструкции инструмента, времени непрерывной работы и типа производства. Перемещение ролика (3) возвратно-поступательное и осуществляется в продольном и поперечном направлениях относительной станины токарного станка (в случае обработки детали на токарном станке), посредством резцедержателя (6). Углубление ролика (3) в поверхность детали (1), соответствующий требуемому давлению, обеспечивается пружинной державкой (5) и выбирается в диапазоне от 10 до 200 мкм. Комплексное воздействие пластической деформации, нагрева и охлаждения, внедрения легирующих элементов, формируют структуру сплава и его свойства. Такое воздействие возрастает от неоднократного термомеханического действия на деталь, вызванного числом проходов ролика.

В местах контакта детали с роликом возникают высокие локальные температуры из-за трения инструмента о деталь, ее деформации и прохождения электрического тока. В результате адгезионного-диффузионного взаимодействия покрытия ролика происходит перенос легирующих элементов на деталь.

В ходе обработки деталь (1) закрепляется в шпинделе (2), который придает ей вращение. Затем к поверхности детали перемещением пружинной державки (5) от резцедержателя (6) подается ролик (3) и устанавливается с заданным натягом, зафиксированным в пружинной державке (5). К системе деталь-ролик (1, 3) подается электрический ток от источника (7). Резцедержателю (6) совместно с державкой (5) и роликом (3) придается продольное перемещение относительно станины токарного станка. По окончанию рабочего прохода электричество отключается, вращение прекращается, и ролик отводится от детали в исходное положение. При необходимости может быть несколько проходов с подключением или без подключения электрического тока и с разной величиной натяга ролика.

Выбор режимов обработки и регулировка осуществляются варьированием параметров скорости обработки, величиной нормального давления или натяга, силой напряжения электрического тока. При ремонте перед обкаткой с внедрением легирующих элементов с поверхности детали удаляется окалина, образовавшаяся в эксплуатации.

Допускается использование многороликовых оправок с одинаковым многокомпонентным покрытием или же несколько роликов с одинаковым или разным однокомпонентным покрытием. По мере переноса легирующих элементов с ролика на деталь требуется новая наплавка на поверхность инструмента.

1. Способ обработки поверхности детали, включающий нанесение легирующего покрытия и упрочнение обкаткой поверхностного слоя детали, отличающийся тем, что нанесение легирующего покрытия и упрочнение поверхностного слоя детали осуществляют одновременно путем обкатки поверхности детали с помощью ролика, установленного в подпружиненной державке, закрепленной в резцедержателе станка, при этом деталь закреплена в шпинделе станка для придания ей вращения, а к детали и ролику подведен электрический ток, причем используют ролик, на контактную поверхность которого предварительно нанесено покрытие с легирующими элементами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрический ток подведен к детали через шпиндель станка.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что толщина покрытия с легирующими элементами 50 мкм и более.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют возвратно-поступательное перемещение ролика в продольном и поперечном направлениях относительно горизонтальной плоскости станины токарного станка.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют углубление ролика в поверхность детали от 10 до 200 мкм.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что легирование и упрочнение поверхностного слоя детали выполняют за один или несколько проходов ролика.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для заточки спиральных сверл. Предложено устройство для анодно-механической заточки спиральных сверл с различными углами при вершине, содержащее корпус из диэлектрического материала, имеющий внутреннее коническое углубление, в радиальной канавке которого установлена колодка для закрепления электрода, выполненного из металлической связки с выступающими из нее абразивными зернами нитрида бора и имеющего рабочую поверхность выпуклой формы и длину, которая больше длины режущей кромки затачиваемого сверла.

Изобретение относится к области электрофизических методов обработки материалов, в частности к электроискровому легированию, и может быть использовано в машиностроительном и ремонтном производстве для получения износостойких покрытий на деталях узлов трения и неподвижных соединений.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при прорезании узких пазов, например, в цангах с малым диаметром отверстий для базирования деталей.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может быть использовано для ремонта деталей машин.

Изобретение относится к изготовлению профиля в полузакрытом канале детали. Деталь перемещают относительно проволочного электрода-инструмента, пропускаемого через размещенную в канале пустотелую вставку из диэлектрического материала, внутри которой для натяжения проволочного электрода-инструмента установлена поворотная диэлектрическая серьга, имеющая узел закрепления ее углового положения, а в торце вставки со стороны серьги выполнен продольный паз с шириной не менее ширины серьги и глубиной, достаточной для размещения серьги при ее перпендикулярном положении относительно оси проволочного электрода-инструмента.

Изобретение относится к электрохимической размерной обработке и может быть использовано для получения рельефного изображения на металлической поверхности изделий, например, при изготовлении неглубоких пресс-форм, матриц для тиснения, печатных форм, печатных плат и для маркирования деталей.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию (ЭЭЛ) и может быть использовано для обработки поверхностей термообработанных деталей.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической обработки винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки для изготовления статоров с равномерной толщиной обкладки из эластомера, применяемых в винтовых героторных гидравлических двигателях для бурения нефтяных скважин.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может быть использовано для ремонта деталей машин.

Изобретение относится к прошивке сквозных отверстий в закрытых полостях, предназначенных для содержания горючих веществ, например жидкого водорода и кислорода, применяемых в качестве топлива для ракетных двигателей, в которых до заполнения полостей горючими веществами не допускается наличие любых веществ, кроме чистой дистиллированной воды.

Изобретение относится к электрохимической размерной обработке и может быть использовано для получения рельефного изображения на металлической поверхности изделий, например, при изготовлении неглубоких пресс-форм, матриц для тиснения, печатных форм, печатных плат и для маркирования деталей.

Изобретение относится к идентификации материальных ресурсов, выполненных из электропроводящих материалов. Способ включает нанесение на электропроводящий объект координатной сетки с идентификационным номером и индивидуальной неповторимой матрицы, получаемой электрохимическим воздействием между объектом и электродом, подключенным к низковольтному источнику тока с введением лазерного излучения через стеклянную подложку и полупрозрачную металлическую пленку в межэлектродный промежуток.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для упрочнения поверхностей металлических деталей, например пар трения. Способ эрозионно-лучевого упрочнения поверхности металлической детали включает одновременное электроэрозионное нанесение с помощью электрода-инструмента на поверхность детали гранул износостойкого сплава, нанесение микропорошка вязкого материала слоем, толщина которого не превышает размеров упомянутых гранул, и оплавление микропорошка путем лучевого нагрева.

Изобретение относится к способу восстановления частично удаленного упрочненного ионным азотированием слоя стальной детали. Проводят электроэрозионное легирование графитовым электродом (ЦЭЭЛ) с энергией разряда, при которой зона термического влияния при легировании не превышает толщины остатка поверхностного слоя стальной детали, упрочненного упомянутым ионным азотированием.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при нанесении искусственной шероховатости на поверхности деталей, используемых в аэрокосмической отрасли, в частности на прямых участках каналов охлаждения теплонагруженной детали - оболочки, входящей в состав камеры сгорания ракетного двигателя.

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим способам обработки деталей, в частности к электроэрозионному легированию графитовым электродом и ионному азотированию поверхностей стальных деталей.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для отделочно-упрочняющей обработки внутренних поверхностей каналов детали. Обеспечивают вибрацию с частотой 20-30 Гц корпуса контейнера, содержащего токопроводящие стальные шарики для возвратно-поступательного движения последней через каналы детали.

Изобретение относится к комбинированным методам разделения металлов. Способ включает струйную обработку с использованием свободного абразива и анодное растворение припуска, при этом в качестве абразива используют нетокопроводящие абразивные гранулы, на которые наращивают слой льда из электролита толщиной не менее высоты выступания граней абразива, при этом абразивные гранулы со слоем льда из электролита подают на разделяемый материал, подключенный к положительному полюсу источника тока, водяной струей через смесительную камеру, которая подключена к отрицательному полюсу источника тока.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при стабилизации геометрии деталей за счет выравнивания остаточных напряжений в их поверхностном слое, в том числе при сложной форме участка обработки.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении резьбы на деталях, работающих при знакопеременных нагрузках и в условиях абразивной среды.

Изобретение относится к обработке материалов и может быть использовано для легирования и упрочнения различных деталей машин и инструментов. Способ включает нанесение легирующего покрытия и упрочнение обкаткой поверхностного слоя детали, которые осуществляют одновременно путем обкатки поверхности детали с помощью ролика, установленного в подпружиненной державке, закрепленной в резцедержателе станка, при этом деталь закреплена в шпинделе станка для придания ей вращения, а к детали и ролику подведен электрический ток. Причем используют ролик, на контактную поверхность которого предварительно нанесено покрытие с легирующими элементами. Технический результат изобретения заключается в упрощении способа легирования и упрочнения поверхностного слоя детали, а также в повышении прочностных характеристик детали, способствующих увеличению срока службы и повышению надежности в условиях сложных нагрузок. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх