Комбинированный способ упрочнения металлических поверхностей деталей машин, работающих в условиях абразивного изнашивания

Изобретение относится к упрочнению поверхностей деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания, которое может быть использовано при производстве и восстановлении деталей машин с заданными физико-механическими свойствами режущей поверхности. Способ включает нанесение металлокерамической пасты непосредственно на упрочняемую поверхность детали и вибродуговую обработку, после которой осуществляют электроискровое легирование упрочняемой поверхности детали вольфрам-кобальтовым электродом. Металлокерамическую пасту изготавливают механическим смешиванием стального матричного порошка, в который добавляют карбид бора, буру, оксиды алюминия и кремния, криолит, алюминиевый порошок с использованием связующего в виде жидкого стекла. Вибродуговое упрочнение осуществляют с использованием графитового электрода. В процессе упрочнения происходит термодиффузионное насыщение поверхности металлокерамическими компонентами. Изобретение обеспечивает значительное снижение шероховатости упрочненного покрытия и повышение износостойкости поверхности.

 

Изобретение относится к области упрочнения поверхностей деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания. Может использоваться при производстве и восстановлении деталей машин с заданными физико-механическими свойствами режущей поверхности.

Известен способ упрочнения деталей из среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей (патент RU 2270259 С2, опубликовано 20.02.2006), включающий упрочнение путем кратковременного высокотемпературного воздействия тока силой 16 кА с нанесением на поверхность детали пятен контакта в шахматном порядке или по линиям армирования.

В результате применения этого способа формируются точечные упрочненные участки, что лишь частично повышает износостойкость деталей, к тому же детали, упрочненные предлагаемым способом, обладают слабой способностью к самозатачиванию.

Известен способ упрочнения рабочей поверхности лемехов плугов, включающий электромеханическую обработку поверхности лемеха при плотности тока до 109А/м2 с образованием упрочненных зон глубиной до 3 мм в виде непрерывных линий, отличающийся тем, что упрочнению подвергают переднее и нижнее лезвия, а также носок лемеха на расстоянии 20…40 мм от переднего лезвия с шириной упрочненной зоны 10…20 мм (патент RU 2509165 С1, опубликовано 10.03.2014).

В результате применения этого способа повышается износостойкость при абразивном воздействии почвы на поверхности лемеха за счет повышения твердости чередующихся зон до 10 ГПа, однако не обеспечивает равномерный эффект самозатачивания на всей рабочей поверхности детали, что ведет к недостаточному повышению долговечности детали.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ упрочнения деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания (патент RU 2532602 С2, опубликовано 20.07.2014 - прототип), включающий наплавку износостойкого материала на поверхность детали вибродуговой наплавкой с использованием графитового электрода, при этом после наплавки производят нагрев детали в печи до температуры 750…770°С с выдержкой 1,5…2 мин, последующей ее закалкой и низким отпуском с нагревом до температуры 150…160°С с выдержкой детали в течение 8…10 мин.

Данный способ позволяет повысить стойкость детали к абразивному изнашиванию за счет применения металлокерамического композита. Недостатками данного метода являются: поверхность, упрочненная вибродуговой наплавкой, имеет значительную шероховатость поверхности, что отрицательно сказывается на способности детали к прорезанию почвы и способствует прилипанию почвы на рабочей поверхности детали; деталь подвергается значительным термическим воздействиям помимо процесса наплавки, что необходимо для снятия напряжений в структуре упрочненной поверхности; при наплавке применяются дополнительные пластины, на которые с обеих сторон нанесен износостойкий металлический композит толщиной 2,0…2,3 мм, что сказывается на толщине рабочей части детали. Повышение толщины режущей части потребует увеличения энергозатрат на выполнение работ.

Сущностью предлагаемого изобретения является комбинированное упрочнение деталей машин, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания, включающий использование металлокерамических порошков, вибродуговую обработку, отличающееся тем, что нанесение металлокерамической пасты производится непосредственно на упрочняемую поверхность детали, после вибродуговой обработки осуществляется электроискровое легирование вольфрам-кобальтовым электродом упрочняемой поверхности детали.

Предлагаемый способ позволяет наносить металлокерамическое покрытие на упрочняемые детали в меньшей степени влияя на толщину рабочей поверхности и уменьшить термическое воздействие на обрабатываемое изделие. Получаемые предлагаемым методом поверхности обладают равномерной износостойкой структурой и низкой шероховатостью.

Последовательность технологических операций, для осуществления предлагаемого метода состоит из трех этапов:

1. Нанесение металлокерамической пасты на поверхность детали;

2. Вибродуговое упрочнение;

3. Электроискровое упрочнение.

Металлокерамическая паста изготавливается механическим смешиванием стального матричного порошка, в который добавляют карбид бора, буру, оксиды алюминия и кремния, криолит и алюминиевый порошок, затем к ним добавляют жидкое стекло в качестве связующего материала, после чего еще раз тщательно перемешивают. Металлокерамическая паста наносится на упрочняемую поверхность и высушивается до затвердевания.

Вибродуговое упрочнение осуществляется при помощи установки ВДГУ-2 с использованием графитового электрода. Между графитовым электродом и упрочняемой поверхностью с нанесенным слоем металлокерамической пасты зажигают электрическую дугу прямого действия обратной полярности, в результате чего за счет термодиссоциации компонентов пасты происходит термодиффузионное насыщение упрочняемой поверхности азотом и углеродом. Процесс ведут на следующих режимах: сила тока - 60…100 А, напряжение - до 60 В. Одновременно с термодиффузионным насыщением при горении электрической дуги на упрочняемом лезвии из компонентов пасты образуется металлокерамическое покрытие. Вибрация графитового электрода позволяет получить более плотное и прочное металлокерамическое покрытие, а его периодическое перемещение позволяет упрочнить все лезвие рабочего органа. Толщина металлокерамического покрытия составляет 1,0…1,2 мм глубина термодиффузионного упрочнения - 1,5…1,6 мм, твердость упрочненной поверхности - 1600-1700 HV.

Далее производится электроискровое легирование с применением вольфрам-кобальтового электрода. Способ не приводит к термическому отпуску слоя, а позволяет сохранить скоростную закалку наносимого материала и получать в слое значительное количество сверхмелкодисперсных кристаллических структур, включая и аморфные фазы, что улучшает износостойкость обработанных деталей. В ходе электроискрового упрочнения происходит дополнительное легирование поверхности упрочнения вольфрамом и кобальтом за счет сублимации вольфрам-кобальтового электрода.

Следствием комбинирования двух способов упрочнения являются: - уменьшение энергетических и трудовых затрат на 30% по сравнению с прототипом. Электроискровое легирование требует в значительной степени меньше энергозатрат по сравнению с длительным нагревом детали в печи до температуры более 700°С. Отсутствие необходимости изготовления дополнительной пластины и их проплавку при упрочнении, благодаря непосредственному нанесению металлокерамической пасты на деталь, также способствуют снижению энергозатрат;

- уменьшение шероховатости поверхности до двух раз. Показатели шероховатости поверхности при использовании предлагаемого комбинированного способа в 2 раза ниже, чем при использовании способа вибродуговой наплавки с последующей термообработкой;

- увеличение твердости покрытия на 13%. Твердость упрочненных поверхностей предлагаемым методом увеличивается до 1600-1700 HV за счет образования более плотной кристаллической структуры в упрочненном слое, создания более равномерного упрочненного покрытия и расширения номенклатуры легирующих элементов.

Способ комбинированного упрочнения деталей машин, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания, включающий нанесение металлокерамической пасты непосредственно на упрочняемую поверхность детали и вибродуговую обработку, отличающийся тем, что после вибродуговой обработки осуществляют электроискровое легирование упрочняемой поверхности детали вольфрам-кобальтовым электродом.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для аргонодуговой наплавки уплотнительных поверхностей деталей трубопроводной и запорной арматуры из хромоникельмолибденовых сталей аустенитно-ферритного класса, работающих в условиях повышенного износа и коррозии.

Изобретение может быть использовано при получении проб наплавляемого сварочными электродами металла для определения его химического состава. Электродный металл расплавляют сварочной дугой на токе из диапазона, рекомендуемого техническими условиями, дугой косвенного действия между двумя электродами.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения. Способ упрочнения почвообрабатывающих рабочих органов включает формирование на поверхности деталей углублений с последующим заполнением их твердым сплавом методом электродуговой наплавки.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения. Способ упрочнения почвообрабатывающих рабочих органов включает формирование на поверхности деталей углублений с последующим заполнением их твердым сплавом методом электродуговой наплавки.

Изобретение может быть использовано для аргонодуговой наплавки уплотнительных поверхностей деталей трубопроводной и запорной арматуры из хромоникельмолибденовых сталей аустенитно-ферритного класса, работающих в условиях повышенного износа и коррозии.
Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей горно-металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.
Изобретение может быть использовано при нанесении жаростойких и износостойких слоев на детали из титана или титановых сплавов, работающих при повышенных температурах и в условиях абразивного износа.

Изобретение предназначено для нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность почворежущих деталей почвообрабатывающих машин с использованием сварки плавлением.

Изобретение может быть использовано при изготовлении составного плужного лемеха и упрочнении подрезающей области его остова в процессе восстановления. Производят наплавку слоя в виде валиков абразивостойкого сплава на тыльную и наружную стороны подрезающей области попеременно.

Изобретение относится к способу ремонта эксплуатационных повреждений поверхности катания головки железнодорожного рельса и применяется для ремонта железнодорожного рельса, уложенного на путях движения железнодорожного транспорта, трамваев, поездов метрополитена и на подкрановых путях.

Изобретение относится к обработке материалов, в частности к способам электроискрового упрочнения поверхностей деталей из токопроводящих материалов. Предложенный способ включает подачу на электрод и изделие импульсного тока, электрод приводят во вращение вокруг собственной оси, прижимают наконечник электрода под углом к поверхности изделия и перемещают его относительно обрабатываемого изделия.

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

Изобретение относится к установке для электрохимической обработки винтового зубчатого профиля внутренней поверхности в отверстии трубчатой заготовки. Установка содержит раму, первое и второе устройства для удерживания заготовки, электрод, включающий множество винтовых зубьев по окружности с канавками между ними, расположенных между передним и задним его краями, и оправку для установки на ней электрода, приводную штангу с центральным каналом, скрепленную с оправкой и электродом.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для обработки каналов, в частности внутренних поверхностей стволов артиллерийских орудий путем электрополирования.

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 электроэрозионной обработке поверхности металлов и сплавов, используемой для повышения твердости, жаропрочности и коррозионной стойкости деталей машин.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию (ЭЭЛ) поверхностей стальных деталей, и может быть применено для обработки поверхностей термообработанных стальных деталей для повышения их твердости, износостойкости, предотвращения схватывания при трении и для улучшения сопротивления атмосферной коррозии.

Изобретение относится к области машино- и приборостроения, а именно к технологии формирования локальных покрытий системы Ti-Zr-(Ti,Zr)xOy на изделиях из титановых сплавов, и может быть использовано для защиты деталей, работающих в условиях повышенных температур, агрессивных сред и абразивного воздействия.

Изобретение относится к области электроискровой обработки и может быть использовано для электроискрового легирования поверхностей токопроводящих материалов, в частности лопаток паровых турбин.

Изобретение относится к электрохимической обработке винтов различного профиля. Устройство содержит переднюю и заднюю опоры со сферическими центрами, установленные через диэлектрические прокладки в передней и задней опорах станка, суппорт, инструментальный самоцентрирующий люнет с электрическим приводом, насос для прокачки электролита и источник питания, подключенный положительным полюсом к винту, а отрицательным полюсом к электрод-инструменту.

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.

Изобретение относится к упрочнению поверхностей деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания, которое может быть использовано при производстве и восстановлении деталей машин с заданными физико-механическими свойствами режущей поверхности. Способ включает нанесение металлокерамической пасты непосредственно на упрочняемую поверхность детали и вибродуговую обработку, после которой осуществляют электроискровое легирование упрочняемой поверхности детали вольфрам-кобальтовым электродом. Металлокерамическую пасту изготавливают механическим смешиванием стального матричного порошка, в который добавляют карбид бора, буру, оксиды алюминия и кремния, криолит, алюминиевый порошок с использованием связующего в виде жидкого стекла. Вибродуговое упрочнение осуществляют с использованием графитового электрода. В процессе упрочнения происходит термодиффузионное насыщение поверхности металлокерамическими компонентами. Изобретение обеспечивает значительное снижение шероховатости упрочненного покрытия и повышение износостойкости поверхности.

Наверх