CS261694B1

CS261694B1 - Sposob úpravy povrchových a podpovrchovýclí vrstiev kontaktných ploch odvalovania

Info

Publication number: CS261694B1
Application number: CS877990A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Ing Mruz; Jozef Doc Ing Csc Hancin; Milan Rndr Ferdinandy; Jozef Ing Krao; Dusan Ing Liska; Ivan Pecar; Tibor Sirila; Pavel Ing Csc Stolar; Jiri Ing Csc Halasek
Original assignee: Vladimir Ing Mruz; Jozef Doc Ing Csc Hancin; Ferdinandy Milan; Jozef Ing Krao; Liska Dusan; Ivan Pecar; Tibor Sirila; Stolar Pavel; Halasek Jiri
Priority date: 1987-11-09
Filing date: 1987-11-09
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS799087A1

Description

261694

Vynález sa týká sposobu úpravy povrcho-vých a podpovrchových vrstiev u kontakt-ných ploch odvafovania tepelným spraco-v,aním laserovým lúčom a metodou reaktív-neho iónového platovania.

Pre niektoré případy v procese odvatova-nia je nutné zabezpečit ložiska s vysokoudobou životnosti (například uloženia u vrt-ných súprav]· Z tohoto hradiska sa ako dů-ležité časti pre zvýšenie odolnosti voči kon-taktně] únavě javia podpovrchová oblast apovrch, kde dochádza najčastejšie k vznikupoškodenia.

Pre výpočet hlavných charakteristik kon-taktných pbmerov pri odvafovaní sa použí-vajú zjednodušené Hertzové vztahy, na zá-klade ktorých je možné stanovit maximálněnormálně napátie (6 max), maximálně jed-nosměrné smykové napátie (τ max] a ma-ximálnu změnu striedavého smykového na-pátia (Δτ max]. Maximum obidvoch zložieksmykového napatí sa nachádza v určitej híb-ke pod povrchom.

Vačšina odborníkov sa zhoduje v tom, žesmykové napátia sú nebezpečné pre vznik•lomov alebo trhliniek, a že pásmo· pod po-vrchom, v ktorom sa tvoria únavové mikro-trhlinky je od 0,003 až do 0,145 mm v závis-losti od velkosti zaťaženia. Pitting vznikápřelomením povrchu do miest podpovrcho-vých trhliniek, ktoré sú najbližšie k povrchu.

Okrem toho na samotnom povrchu dochá-dza najčastejšie k týmto formám poškode-nia: a) opotrebenie b) zadieranie (nanášanie materiálu) c) trvalé odtlačky e) prehriatie f) odlupovanie V súčasnosti je známých viac metod atechnologií úpravy kontaktných ploch od-valovania. Najznámejšie sú povrchové kale-nie, cementácia a indukčně kalenie.Nevýhodou týchto metod je: — nerovnoměrný ohřev — bortenie a vznik ovality — fažko reprodukovateíné výsledky v pre-vádzke — vysoká miestna koncentrácia napátias akútnym nebezpečenstvom vznikuprasklin — vysoká citlivost na změnu vonkajšíchpodmienok (ohřev, ochladzovanie).

Vyššie uvedené nedostatky rieši spůsob ú-pravy kontaktných ploch odvalovania podlávynálezu, ktorého podstatou je, že plochaodvalovania súčiastok z materiáloví ložisko-vá ocel', ocele triedy 12, 17 a 19 říhaných na mákko pokrytá antireflexným povlakomsa ožaruje laserovým lúčom pod uhlom do-padu lúča v rozsahu od 85° do 95°, pri ploš-nej hustotě výkonu v rozsahu 103 až 10BWcm’2 a hustotě energie v rozsahu 10.106až 150.10e MJm-2, pričom sa stopa působe-nia lúča prekrýva v rozsahu 0,1 až 0,4 mma takto· upravená plocha sa následné leštína drsnost povrchu Ra — 0,4 až 0,2 ^m, začím sa na takto připravený povrch působíplazmou tvořenou parami titánu a reaktívne-ho plynu (najčastejšie dusíka, étenu, aleboetínu, alebo· ich zmesou), připadne paramiW, za zníženého tlaku z intervalu 10-3 až10xPa.

Uvedený spůsob sa dá výhodné uplatnitpre oběžné dráhy valivých ložísk, ktoré savyužívajú v extrémně namáhavých ulože-niach a v uloženiach, ktorých rozoberanieje časovo náročné a vel'mi prácne. Aj keďmetoda je investičně nákladná, výsledný e-fekt je vyvážený vysokou životnosťou ulo-ženia.

Predmet vynálezu ilustruje nižšie uvede-ný příklad. Příklad prevedenia:

Na kontaktně plochy odvalovania vo vý-chodiskovom stave — ložisková ocel', resp.tr. 12, 17 a 19, žíhaná na makko alebo zu-šíachtená, sa nanesie antireflexná vrstva.Kontaktně plochy sa zakalia pohybom vzor-ky, resp. pohybom laserového· lúča kontinu-álneho CO2 lasera s nasledovnými paramet-rami laserovania: výkon lasera 1 kW, foku-sacia zrkadlom, pohyb lúča po stykovej plo-ché na šířku plochy po· celej dlžke styku,pod uhlom dopadu lúča 90° + 5 °, s překry-tím spoja kalených stop 0,2 mm, rýchlosťou1 m/min-

Povrchová plocha sa dokončí leštěním —superfinišováním.

Na takto připravený povrch sú vytváranétvrdé a oteruvzdorné vrstvy, například TiN,ktorého technologický postup přípravy jenasledovný:

Po očistění súčiastky, ktorá je na zápor-nom potenciáli do 5 kV v tlejivom argonupri tlaku 2 Pa po dobu minimálně 30 minútje do vákuovej komory pomocou elektrono-lúčového zdroja Odpařovaný titán pri výko-ne 2 kW. Súčasne sa do· vákuovej komoryniapúšťa· dusík na tlak 0,1 Pa, ktorý sa v ko-moře štiepi za vzniku vrstvy TiN, ktorejhrubka nemá byť vfičšia než 3,0 μτα.

Uvedený vynález je možné využiť hlavněv obore valivých ložísk v extrémně namáha-ných uloženiach. V ostatných oboroch u sú-čiastok, u ktorých dochádza v· procesoch od-valovania k velini silnému namáhaniu nastykových plochách.

Claims

2B1S34 PREDMET Sposob úpravy povrchových a podpovrcho-vých vrstiev kontaktných ploch odvalova-nia súčiastoik z materiálov ložisková ocel',ocele triedy 12, 17, 19 žíhaných na rnakkoalebo zuštachtených laserovo ozářených anásledné iónovo plátovaných vyznačený tým,že povrch s antireflexným povlakom sa oža-ruje laserovým lúčom pod uhlom dopadu lú-ča v rozsahu od 85° do 95°, pri plošné] hus-totě výkonu v rozsahu 103 až 106 Wcnr2 a VYNÁLEZU hustotě energie v rozsahu 10.106 až 150.. 10B MJm"2, pričom sa stopa posobenia lúčaprekrýva v rozsahu 0,1 až 0,4 mm a taktoupravená plocha sa nasledne leští na drs-nost povrchu Ra = 0,4 až 0,2 μΐη, za čím sana takto připravený povrch působí plazmoutvořenou parami titánu a reaktívneho ply-nu, najčastejšie dusíka, eténu alebo etínu,alebo ich zmesou, připadne parami W, zazníženého tlaku z intervalu 10 3 až 101 Pa.