CZ20031789A3

CZ20031789A3 - Způsob zjemňování povrchů kovových předmětů

Info

Publication number: CZ20031789A3
Application number: CZ20031789A
Authority: CZ
Inventors: Jerry Dwayne Holland; Mark Michaud; Michael Paul Salerno; Gary Sroka; Lane William Winkelmann
Original assignee: Rem Technologies, Inc.
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2004-02-18
Also published as: AU2002234216B2; CA2433298A1; EP1349702B1; IL156796A0; IL156796A; PL362567A1; ATE548156T1; US7005080B2; PL202752B1; BR0206291A; ZA200305316B; JP2004522597A; CN100406198C; CA2433298C; MXPA03006150A; SK8412003A3; EP1349702A2; HUP0302638A2; RU2287615C2; HUP0302638A3

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zjemňování povrchů kovových předmětů za účelem úpravy vzhledu a/nebo za účelem zajištění mechanické funkčnosti, při kterém je dosažený povrch těchto předmětů izotropní, přehlazený a zrcadlově lesklý. Vynález zahrnuje jak způsob zjemňování těchto povrchů tak původní předměty, které vznikají uplatněním tohoto způsobu v praxi. Zušlechtění povrchu dosažené použitím způsobu podle vynálezu může vést ke zlepšení provozních vlastností takto opracovaných součástí.

Dosavadní stav techniky

Existují nejrůznější předměty, u kterých je opracování na obráběcích resp. brousicích linkách problematické. Mezi mechanické součásti s kritickými funkčními plochami patří například pera, klikové hřídele, vačkové hřídele, ložiska, ozubená kola, spojky a ložiskové čepy. U těchto součástí může nedostatečný plošný styk způsobený opracováním na obráběcích linkách zvyšovat tření, namáhání v krutu, hluk, vibrace a provozní teplotu, zhoršovat mazivost a mít další negativní dopady projevující se závadami v důsledku opotřebení, odírání, plastické deformace a snížené únavové pevnosti při dotyku a/nebo v ohybu. U ozubených kol a dalších součástí pracujících v náročných prostředích, například v hnacích ústrojích vrtulníků nebo závodních automobilů, pak odolnost vůči závadám tohoto druhu ve skutečnosti vymezuje jejich užitečnou životnost.

Kritické povrchy (včetně ploch vybrání) se při použití konvenčních způsobů zjemňovaly různými postupy strojního broušení / leštění. Tyto postupy však mají řadu nedostatků. V případě složitých tvarů jsou nástroje pro strojní broušení velmi drahé, vyžadují kvalifikovanou obsluhu a podléhají nadměrnému opotřebení. Pro kovové součásti, jejichž tvrdost HRC činí přibližně 42 a více, nejsou tyto postupy příliš vhodné. Při strojním broušení často vznikají brusné čáry ve směru opracování a současně může docházet také k poškození povrchové vrstvy vytvořené tepelným zpracováním kovové součásti, na které tak vznikají potenciální místa závad. Při • · • · • · • · · ·

strojním broušení se navíc opracování jednotlivých součástí provádí kus po kusu, což znamená, že tento postup je spojen s problémy týkajícími se opakovatelnosti a rovnoměrnosti.

Společnost REM Chemicals, lne. vyvinula a ve svých patentech popsala postupy, při kterých se hladkého a lesklého povrchu kovových součástí dosahuje hromadným procesem zjemňování. Tyto postupy se obchodně využívají již mnoho let, přičemž jejich přednostním cílem je spíše vzhledová úprava součásti než zlepšení jejích mechanických vlastností. Z tohoto důvodu je v patentu USA č. 4.491.500 uděleném společnosti REM popsáno zlepšení tradičních způsobů hromadné povrchové úpravy spočívající v tom, že se do zařízení pro hromadnou povrchovou úpravu (například do vibrační vany nebo leštícího bubnu), ve které se opracovává jeden nebo několik kovových obrobků, přidávají určité chemikálie v kombinaci s keramickými tělesy (nazývanými prostředky). Tyto chemikálie slabě reagují s kovem, přičemž na jeho povrchu vytvářejí měkký povlak (nazývaný černá fáze), který je odstraňován promícháváním s prostředky za působení vibrací. Výsledný povrch je hladký a lesklý. Prostředky použité v patentu č. US 4,491,500 jsou abrazivní, což znamená, že jich (v porovnání se středně abrazivními nebo neabrazivními prostředky) během procesu povrchové úpravy rychleji ubývá.

Patent USA č. 4.818.333 udělený společnosti REM se týká zlepšení způsobu podle patentu č. US 4,491,500. Uvedený patent popisuje způsob, při kterém jsou společně s chemikáliemi použity keramické prostředky mající hustotu alespoň 2,75 g/cm³ a neobsahující prakticky žádnou abrazivní drť, která se jinak běžně nachází ve vibračních prostředcích používaných pro povrchovou úpravu. Mezi vhodné prostředky podle uvedeného patentu patří keramika na bázi oxidu křemičitého nebo oxidu hlinitého v kombinaci s jinými oxidy kovů. Podle nároků uvedeného patentu se tyto prostředky vyznačují tím, že při použití ve vibrační dokončovací vaně u nich za určitých, specifikovaných podmínek dochází k určité procentuální ztrátě hmotnosti.

Žádný z obou patentů společnosti REM neuvádí jakékoli zlepšení mechanické výkonnosti předmětů, jejichž povrch je upraven za použití popsaných postupů.

Společnost REM však přesto prokázala, že u ozubených kol, ložisek a jiných součástí opracovaných způsoby podle patentů č. 4,491,500 a 4,818,333 může nastat výrazné zvýšení výkonnosti, přičemž také tyto způsoby k tomuto účelu skutečně

........ --• · · · · ·· ······ • · · · · · · · · · » • · · · · * · · · · • · · · · ······ · · • · · · · · ···· ·· ··· · · · · · · »· obchodně využívá. Například patent USA č. 5.503.481 popisuje využití způsobu podle patentu č.4,818,333 k vytváření izotropního povrchu u ložisek, čímž tyto součásti získávají vyšší únavovou životnost. Prostředky použité pro provádění způsobů podle patentů č. 4,491,500 a 4,818,333 však nejsou ideálně vhodné pro povrchovou úpravu zaměřenou na zlepšení mechanické výkonnosti. Prostředky podle patentu č.4,818,333 mají průměrnou hodnotu tvrdosti podle Vickerse činící nejméně HV 890, a proto na povrchu součástí, se kterými jsou ve styku, vytvářejí mechanickou texturu. Přestože je tento vynález použitelný pro vzhledovou úpravu povrchů, zaměřuje se zejména na problém tvrdosti prostředků, a to použitím takových prostředků (například z kovu a/nebo plastu), které jsou měkčí, přesto nikoli abrazivní.

Měkčí neabrazivní prostředky byly obchodně využívány ke zjemňování kovových povrchů již v minulosti. Postup ABRIL například používal prostředky ze zinku, avšak v kombinaci s abrazivní sloučeninou.

Společnost REM již více než rok před podáním této patentové přihlášky obchodně využívala určité abrazivní prostředky z plastů v kombinaci s reaktivními chemikáliemi k povrchové úpravě součástí z mosazi a z nerezavějící oceli. Těmito způsoby se však vytvářely povrchy o drsnosti R_a (1/5.10'⁶ - ^5.10'⁶ m), která byla nedostačující k dosažení zrcadlového lesku nebo kvality odpovídající přehlazení (superfiniši). Prostřednictvím způsobu popsaného v této patentové přihlášce je již společnost REM při přehlazování kovových předmětů schopna vytvářet izotropní povrchy nejvyšší kvality.

4

4 «

4 4 4 • 444 44·· ·· · • · · ···· 4 · 4 · 4 4 · · · 4 4 · 4 4 · · «4

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry způsob zjemňování povrchů kovových předmětů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se kovový předmět se umístí do vibračního dokončovacího zařízení kde je chemický roztok způsobilý reakce s povrchem kovového předmětu, při které se na povrchu kovového předmětu vytváří černá fáze, a zároveň jsou přítomny neabrazivní prostředky z plastu, přičemž kovový předmět, neabrazivní prostředky z plastu a chemický roztok se ve vibračním dokončovacím zařízení promíchají tak, aby neabrazivní prostředky z plastu odstranily z povrchu kovového předmětu černou fázi, čímž se povrch kovového předmětu zjemní, načež se reakcí mezi kovovým předmětem a chemickým roztokem okamžitě znovu vytvoří černá fáze, jejímž opětným odstraněním neabrazivními prostředky z plastu dojde k dalšímu zjemnění povrchu. Tak se získá přehlazený kovový povrch do zrcadlového lesku při izotropní jakosti. Povrch uvedeného kovového předmětu se zpracuje tak, aby jej přeměnil na měkčí formu. Výše uvedené materiály se pak promíchávají po dobu postačující k tomu, aby předmět získal povrch požadovaných vlastností.

V jednom z výhodných provedení vynálezu jsou neabrazivní prostředky vytvořeny z plastu. V jiném výhodném provedení jsou tyto prostředky z kovu. Prostředky přednostně významně nereagují s chemickým roztokem.

Použití kovových nebo plastových prostředků přináší několik výhod oproti způsobům popsaných v patentech č. 4,491,500, 5,503,481 a 4,818,333. Jak bylo poznamenáno výše, jsou tyto prostředky měkčí a mají tudíž menší sklo k vytváření mechanické textury na opracovávaném povrchu. Plasty a kovové materiály jsou navíc tvárnější (v porovnání s keramikou) a snadněji tak nabývají specifických tvarů a velikostí. To je důležité při úpravě povrchu součástí proměnlivého tvaru a rozměrů.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude dále přiblížen pomocí výkresu, na kterém jsou metalografické snímky povrchu vzorku z oceli 4140, přičemž obr. 1a znázorňuje vzorek o tvrdosti HRC činící přibližně 43 - 45, jehož povrch byl upraven za použití způsobu podle stavu techniky způsobem dle patentu č.4,818,333 uděleného společnosti REM, obr. 1b je vzorek upravený způsobem podle vynálezu provedeného pomocí * « « · * 4 # 4 4 4 4 4 4

4 4 4 4 444444 4 · «4 4 44 4 4444

444 44 44 4» * » prostředků z plastu a obr. 1c je vzorek upravený způsobem podle vynálezu provedeného pomocí prostředků z nerezavějící oceli.

Příklady provedení vynálezu

Postup podle vynálezu je dále vysvětlen na několika příkladech. Tyto příklady ilustrují další provedení vynálezu - konkrétně pak předměty opracované za použití popsaného postupu podle vynálezu.

V popisu a/nebo nárocích vynálezu jsou použity následující definice:

R_a (neboli střední aritmetická drsnost) je definována a měřena v souladu s normou ISO 4287, která je shodná s normou DIN 4768.

Rmax (neboli maximální hloubka drsnosti) je definována a měřena v souladu s normou DIN 4768.

Přehlazený povrch je povrch, jehož drsnost R_a je menší nebo rovna hodnotě 6^25.10'⁷ m.

Izotropní povrch je povrch, jehož nepravidelnosti nemají v podstatě žádnou orientaci.

Prostředky jsou tuhá tělesa umístěná ve vibrační dokončovací vaně, přičemž se nejedná o předměty, které mají být povrchově upravovány.

Zrcadlový lesk je vlastnost povrchu, kdy je na něm možno vidět zřetelný odraz objektu.

Neabrazivní prostředky jsou prostředky, které - při zamýšleném sledu podmínek opracování - ztratí za hodinu méně než 0,1% své hmotnosti, přičemž se dosáhne určeného stavu přehlazovaného povrchu.

Vynález se týká způsobu vytváření přehlazených, izotropních, zrcadlově lesklých povrchů na kovových předmětech. Kovové předměty se obrábějí konvenčními způsoby, které odpovídají známému stavu techniky. Typickou operací konečného opracování předmětu je pak přehlazení, kterým se dosáhne izotropního povrchu se zrcadlovým leskem. Postup, kterým se toto provádí, je popsán níže:

Přehlazený izotropní povrch kovového předmětu je možno vytvořit způsobem, který je významnou a původní modifikací způsobů popsaných v patentech US č.

4,818,333, 4,491,500 a 5.503,481.

• · · · ·

a. Vibrační vana

Izotropních povrchů lze dosáhnout za použití konvenční vibrační dokončovací jednotky v provedení popsaném v patentech č. 5.503.481, 4,491,500 a 4,818,333. Jednotka může pracovat s 800 - 1500 otáčkami za minutu a s amplitudou 1-8 milimetru. Patent č. 4,818,333 pak uvádí jako přednostní amplitudu o velikosti 2-4 milimetry. Chemický roztok může být během operace přidáván průtokovým způsobem, což znamená, že se průběžně přivádí čerstvý roztok a použitý roztok se průběžně odvádí a likviduje. Tento roztok může být přiváděn v množství 0,033 0,053 litru za hodinu na jeden litr objemu vibračního dokončovacího zařízení. Při provozu zařízení se vytváří teplo, které typicky zvyšuje teplotu vibračního systému (prostředky, roztok a součásti) na trvalou hodnotu asi 35 °C.

b. Prostředky

Podle vynálezu se při povrchové úpravě kovů dosahuje zlepšených výsledků (oproti způsobům popsaných v patentech č. 4,818,333, 4,491,500 a 5.503.481 udělených společnosti REM) použitím různých prostředků a chemických roztoků, které jsou s těmito prostředky slučitelné. V jednom provedení vynálezu jsou prostředky vytvořeny z plastu, který je za provozních podmínek neabrazivní. Tyto prostředky mají přednostně tvrdost přibližně 57 dle Barcolovy stupnice a v porovnání s keramickými prostředky popsanými v patentu č. 4,818,333 společnosti REM jsou tedy měkké. Za níže popsaných podmínek chemické úpravy se použitím těchto měkkých prostředků z plastu dosahuje lepší povrchové úpravy než při použití keramických prostředků podle patentu č. 4,818,333. Jedním z příkladů vhodných (a komerčně dostupných) prostředků z plastu je výrobek TROWALPLAST PP dodávaný společností Walther Trowal, Ltd. Asi 50 % hmotnosti těchto prostředků připadá na oxid hlinitý, který je vázán pojivém na bázi nenasycené polyesterové pryskyřice. Jeho hustota činí asi 1,8 g/cm³ a velikost zrna krystalu je menší než 0,9 mm.

V jiném provedení vynálezu jsou prostředky vytvořeny z kovu, který je inertní vůči podmínkám chemické úpravy. Jedním z takových materiálů, který je slučitelný s níže popsanými chemickými roztoky, je nerezavějící ocel třídy 302 podle AISI. Tyto prostředky jsou dostupné u řady dodavatelů, a to v rozmanitých tvarech a velikostech. Jedním z dodavatelů takových prostředků je společnost Abbott Balí.

• · · · « · * «· ······ · « • · · · · · · · * · *· ·< · ·· ·· · * · ·

Použití těchto prostředků si může vyžádat nasazení vibračních van o vyšší únosnosti.

c. Chemický roztok

Chemické roztoky použitelné při provádění způsobu podle tohoto vynálezu jsou obecně popsány v patentech Č. 4,491,500 a 4,818,333 udělených společnosti REM. Chemický roztok reaguje s kovem upravovaných předmětů, přičemž na jejich povrchu zanechává měkký povlak (nazývaný černá fáze), který je produktem této reakce. Reaktivní chemikálie používané v těchto roztocích mohou zahrnovat kyselinu fosforečnou nebo fosforečnany, kyselinu sulfanilovou, kyselinu šťavelovou nebo šťavelany, kyselinu sírovou nebo sírany, kyselinu chrómovou nebo chromany, hydrouhličitany, mastné kyseliny nebo soli mastných kyselin, případně směsi těchto látek. Roztok může obsahovat také aktivátor nebo urychlovač, jako například zinek, hořčík, fosforečnany železa a obdobné látky, a rovněž anorganická či organická oxidační činidla, jako například peroxidy, meta-nitrobenzen, chlorečnany, chloritany, peroxodvojsírany, dusičnany a dusitany.

Společnost REM Chemicals, lne. obchoduje se širokým sortimentem chemických roztoků použitelných při provádění způsobu podle tohoto vynálezu. Tyto roztoky obsahují složky na bázi kyselin/solí v procentuálním hmotnostním rozmezí přibližně 15 - 45%, aktivátory s procentuálním hmotnostním podílem 1% a oxidační činidla v procentuálním hmotnostním rozmezí od 0 do 15%. Specifické formulace, které mohou být použity k provádění způsobu podle vynálezu zahrnují následující výrobky společnosti REM:

1. FERROMIL® FML 575 IFP, vodný roztok kyselin, který obsahuje směs anorganických fosforečnanů s patentovaným oxidačním činidlem a povrchově aktivním činidlem.

2. FERROMIL® VII AERO-700, vodný roztok organických kyselin s patentovaným povrchově aktivním činidlem a inhibitorem.

3. REM® COPPERMIL 7, vodný roztok kyselin, který obsahuje peroxid vodíku a patentovaný inhibitor.

·« · * · * · ····<· * » · · ' «4 · · * · « ♦ · «« «··♦«· · ·

Tyto formulace se prodávají jako koncentráty, které je při přípravě chemických roztoků, jež se přivádějí do vany, možno ředit vodou. Při typickém zředění činí koncentrát 5 - 80% (objemových) roztoku.

Po této úpravě je do vibrační vany často potřebné přivést druhý roztok, který kovové předměty přeleští. Jeden z leštících roztoků vhodných pro ocel je společností REM Chemicals, lne. dodáván pod názvem FERROMIL® FBC-218. Tento roztok obsahuje komplexní anorganický fosforečnan a patentované povrchově aktivní činidlo. Leštící přípravek REM® COPPERMIL 7 CBC-235 dodávaný společností REM Chemicals, lne. je vhodný pro mosaz. Je výrobek na bázi vodného roztoku kyselin, který rovněž obsahuje patentovaná povrchově aktivní činidla a inhibitory.

Způsobem podle vynálezu se izotropní povrch získává vyvažováním poměru mezi rychlostí tvoření a odstraňování černé fáze. Je-li tato vrstva příliš tvrdá, není dostatek energie k jejímu odstranění a účinné zjemňování se tak zastaví. Je-li tato vrstva naopak příliš měkká, bude výsledkem procesu povrch s texturou. Vlastnosti černé fáze jsou důležité také pro získání stejnoměrného konečného povrchu, který je nezbytný k tomu, aby součásti po dokončení procesu zůstaly v rozmezí přípustných tolerancí. Dále je uvedeno několik příkladů technologických podmínek, za kterých je dosahováno potřebné rovnováhy.

Následující příklady provádění způsobu podle vynálezu jsou vypracovány jako srovnání se způsobem popsaným v patentu č. 4,818,333 společnosti REM:

Příklad 1 (Srovnání)

Vzorek z oceli třídy SAE 4140 o tvrdosti HRC 43-45 a stavitelný klíč o tvrdosti HRC 42-45 jsou podrobeny konečné úpravě způsobem popsaným v patentu č. 4,818,333 společnosti REM.

Použita je vibrační vana Sweco o objemu 0,28 m³ a s úhlem stoupání 60 stupňů při amplitudě kmitů 4,0 mm. Složení použitých prostředků FERROMIL® Media #9 (dodávaných společností REM) je popsáno v patentu č. 4,818,333 společnosti REM jako Media C. Tyto použité prostředky mají tvar kužele o délce 19 mm. Použitým chemickým roztokem je výše popsaný FERROMIL® FML 575 IFP, který je udržován na koncentraci 12,5% (objemových) a je po dobu 6,75 hodiny přiváděn průtokovou rychlostí 14,1 litrů za hodinu. Součásti jsou následně přeleštěny za • ♦ · · · ······ • * · · 4 · · «4 4 • 4 4 4 4 4 · · 4 4 · 4 4 • 4 4 44 4 44··

4 4 · 44 4 · 4 4 4· použití výše popsaného roztoku FERROMIL® FBC-218 udržovaného na objemové koncentraci 1% a přiváděného po dobu 4 hodin při průtoku 27,7 litrů za hodinu. Vana je zatížena 1,8 m² tyčí z oceli třídy 4140 o tvrdosti HRC 43-45.

Ocelový vzorek má výchozí drsnost R_a 5,85.10'® m a výchozí drsnost R_max 5. ,10'⁵ m, která byla zjištěna měřením pomocí profilometru. Po opracování má vzorek hodnoty drsnosti Ra 3,65.10^-7 m resp. Rmax 3,425.10'® m a středně zrcadlový lesklý vzhled. Obrázek 1(a) ukazuje, že použití prostředků FERROMIL® Media #9 má za následek vznik silně texturovaného konečného povrchu ocelového vzorku z oceli třídy 4140 o tvrdosti HRC 43-45.

Povrchová úprava stavitelného klíče se jeví jako nedokončená, poněvadž uvnitř a okolo písma, podél osazení rukojeti a podél celé délky rukojeti je zanechána zbytková černá fáze. Měření drsnosti byla prováděna pomocí profilometru Perthometer Model MP4i, který je výrobkem společnosti Mahr, a to podél stopy o délce 0,015 mm a za použití Gaussova filtru.

Příklad 2 - Povrchová úprava pomocí prostředků z plastu

Vzorek z oceli třídy SAE 4140 o tvrdosti HRC 43-45 a stavitelný klíč o tvrdosti HRC 42-45 jsou podrobeny konečné úpravě za použití způsobu podle jednoho provedení vynálezu. Použita je vibrační vana Sweco o objemu 0,28 m³ a s úhlem stoupání 60 stupňů při amplitudě kmitů 4,0 mm. Použité prostředky TROWALPLAST PP jsou výrobkem společnosti Walther Trowal a mají tvar kužele o délce 19 mm. Chemickým roztokem je výše popsaný FERROMIL® FML 575 IFP, který je udržován na koncentraci 12,5% (objemových) a je po dobu 6,75 hodiny přiváděn průtokovou rychlostí 14,1 litrů za hodinu. Součásti jsou následně přeleštěny za použití výše popsaného roztoku FERROMIL® FBC-218 udržovaného na objemové koncentraci 1% a přiváděného po dobu 4 hodin při průtoku 27,7 litrů za hodinu. Vana je zatížena l, 8 m² tyčí z oceli třídy 4140 o tvrdosti HRC 43-45.

Ocelový vzorek má výchozí hodnoty drsnosti R_a 5p75.10'® m a R_max §75.10'® m, které byly zjištěny měřením pomocí profilometru. Po opracování má vzorek drsnost R_a 1/225.10'⁷ m resp. R_max 1,83.10'® m. Vzorek má lepší, zrcadlově lesklý konečný vzhled, což znamená, že jeho povrch je odrazivý jako zrcadlo. Obrázek 1b ukazuje, že použití prostředků TROWALPLAST PP přináší výrazně lepší konečný ·· 4 4 4 4 • 4 » 4 4 4 4 <444 44 4

44 444444 4 4 ·· · 4 4 * 4 povrch vzorku z oceli třídy 4140 o tvrdosti HRC 43-45 v porovnání s obrázkem 1 (a), který znázorňuje povrch vytvořený za použití prostředků FERROMIL® Media #9.

Stavitelný klíč má rovněž lepší povrch, než jakého bylo dosaženo v Příkladu 1. Na osazení rukojeti ani mezi vyvýšeným písmem nejsou usazeniny zbytkové černé fáze. Konečný povrch je lepší než povrch získaný použitím způsobu podle patentu č. 4,818,333 (Příklad 1).

Příklad 3 - Povrchová úprava pomocí prostředků z nerezavějící oceli

Vzorek a ozubené kolo z cementované oceli třídy 8620 jsou podrobeny konečné úpravě za použití způsobu podle jiného provedení tohoto vynálezu.

Použita je vibrační vana (výrobce Vibra Finish of Canada) o objemu 0,114 m³a s úhlem stoupání 60 stupňů při amplitudě kmitů 4,5 mm. Prostředky z nerezavějící oceli třídy 302 jsou přidány v podobě směsi s následujícím tvarovým a procentuálním hmotnostním složením: 20% hroty o rozměrech 2,3 mm x 9,3 mm, 40% úhlové profily o velikosti 3,1 mm, 40% kužely s kulovým čelem o celkové délce 4,7 mm. Chemickým roztokem je výše popsaný FERROMIL® VII AERO-700, který je udržován na koncentraci 75% (objemových) a je po dobu 8,0 hodin přiváděn průtokovou rychlostí 9,3 litrů za hodinu. Součásti jsou následně přeleštěny za použití výše popsaného roztoku FERROMIL® FBC-218 udržovaného na objemové koncentraci 1% a přiváděného po dobu 4 hodin při průtoku 89,5 litrů za hodinu. V tomto případě je vana zatížena 1,8 m² tyčí z oceli třídy 8620 o tvrdosti HRC 58-60. Ozubené kolo (nauhličená ocel Webster 8620, 20 zubů, 8 zubů na 25 mm roztečného průměru, úhel záběru 25°) má poloměr zaoblení dna zubové mezery přibližně 0,01 mm.

Ocelový vzorek měl výchozí hodnoty drsnosti R_a /45.10'⁶ m a Rmax €>55.10^-5 m, které byly zjištěny měřením pomocí profilometru. Po opracování mají vzorky hodnoty drsnosti Ra 4,87.10^-7 m resp. Rm_ax 6,1.10^-6 m. Vzorek má středně zrcadlově lesklý konečný vzhled.

Povrch boků zubů ozubeného kola měl výchozí hodnoty drsnosti R_a 1,025.10^-5m a Rmax 5p5.10^-5 m. Po opracování má hodnoty drsnosti Ra 4,57.10^-7 m resp. Rmax 4J5.10^-6 m. Pracovní povrch zubů ozubeného kola měl výchozí hodnoty drsnosti Ra ^65.10^-6 m a Rmax 33θΊθ⁵ m. Po opracování má tento povrch hodnoty drsnosti Ra 9,75.10^-7 m resp. R_max /85.10^-6 m. Poněvadž se jednalo o katalogové ozubené kolo • · · · · · · ······ « ♦ ·« · · « · · « · ♦ · · · · »···♦· · · • · ♦ · · · · · · a ·* ·· · ·· ·· · e · · pro automobilový průmysl, nemělo jakost postačující k provedení konečné úpravy jeho pracovních povrchů přehlazením. I koutová zaoblení pat zubů ozubeného kola však vykazovala významné zlepšení jakosti konečného povrchu. V oblastech těchto vybrání nebyla přítomna žádná zbytková černá fáze. Přestože součásti byly po přeleštění mírně odbarveny, měly zrcadlový vzhled.

Ocelový vzorek z oceli třídy 4140 o tvrdosti HRC 43-45 měl výchozí hodnoty drsnosti R_a 5,925.10^-6 m a Rmax 6,05.10^-5 m které byly zjištěny měřením pomocí profilometru. Po opracování má vzorek drsnost Ra 3,65.10^-7 m resp. R_max 3.10^-6 m. Obrázek 1 (c) ukazuje, že použití prostředků z nerezavějící oceli třídy 302 přináší výrazné zlepšení jakosti konečného povrchu vzorku z oceli třídy 4140 (FERROMIL® VII AERO-700 za obdobných podmínek jako výše) v porovnání s obrázkem 1(a), který znázorňuje povrch vytvořený za použití prostředků FERROMIL® Media #9. Tento povrch však není stejně dobrý jako povrch dosažený za použití prostředků TROWALPLAST PP.

Příklad 4 - Povrchová úprava choulostivé mosazné součásti pomocí prostředků z plastu

Choulostivé tenkostěnné mosazné pouzdro cigaretového zapalovače je podrobeno konečné úpravě za použití způsobu podle jednoho z provedení tohoto vynálezu.

Použita je vibrační vana Raytech o objemu 0,021 m³ , jejíž výkon je prostřednictvím odporového regulátoru nastaven na 25%. Použité prostředky TROWALPLAST PP jsou výrobkem společnosti Walther Trowal a mají tvar kužele o délce 19 mm. Chemickým roztokem je výše popsaný REM® COPPERMIL 7, který je udržován na objemové koncentraci 10% a přiváděn po dobu 5 hodin průtokovou rychlostí 0,3 galonu za hodinu. Součásti jsou následně přeleštěny za použití výše popsaného roztoku REM® COPPERMIL CBC-235 udržovaného na objemové koncentraci 1% a přiváděného po dobu 1 hodiny průtokovou rychlostí 11,1 litrů za hodinu. Vana je zatížena 0,12 m² mosazných tyčí jakosti C3600.

Zapalovač měl výchozí hodnoty drsnosti R_a 2^75.10^-6 m a R_max 1,94.10^-5 m, které byly zjištěny měřením pomocí profilometru. Po opracování má zapalovač ·· ·« • » * * • · · · • · ·· * 9 9 9

9 9 9 ·· *···

drsnost R_a 3,05.10^-7 m resp. R_max 3^5.10'⁶ m. Zapalovač má lepší, zrcadlově lesklý konečný vzhled.

4b ·· ···

TV £00 2>·· ·· ·· ♦··· /

9 9 9 9 9 • · · · · · · · • · · 9 9 9

99 99 99

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob zjemňování povrchů kovových předmětů, vyznačující se tím, že se kovový předmět se umístí do vibračního dokončovacího zařízení kde je chemický roztok způsobilý reakce s povrchem kovového předmětu, při které se na povrchu kovového předmětu vytváří černá fáze, a zároveň jsou přítomny neabrazivní prostředky z plastu, přičemž kovový předmět, neabrazivní prostředky z plastu a chemický roztok se ve vibračním dokončovacím zařízení promíchají tak, aby neabrazivní prostředky z plastu odstranily z povrchu kovového předmětu černou fázi, čímž se povrch kovového předmětu zjemní, načež se reakcí mezi kovovým předmětem a chemickým roztokem okamžitě znovu vytvoří černá fáze, jejímž opětným odstraněním neabrazivními prostředky z plastu dojde k dalšímu zjemnění povrchu.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vibrační dokončovací zařízení je poháněno 800 - 1500 otáčkami za minutu při amplitudě 1 až 8 milimetrů.
3. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že chemický roztok se do vibračního dokončovacího zařízení přivádí při průtokové rychlosti 0,033 - 0,053 litru za hodinu na jeden litr objemu vibračního dokončovacího zařízení.
4. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že neabrazivní prostředky z plastu mají tvrdost asi 57 dle Barcolovy stupnice.
5. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že asi 50 % hmotnosti neabrazivních prostředků z plastu připadá na oxidem hlinitý, který je vázán pojivém na bázi nenasycené polyesterové pryskyřice.
6. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že neabrazivní prostředky z plastu mají hustotu asi 1,8 g/cm³.

• · · · · · · · · · · • · · · · · · ·· · • · · · · · ··· · · · « ··· ·· · · · · · ·· ··· ·· 99 ·· ·♦
7. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že neabrazivní prostředky z plastu mají velikost zrna krystalu menší než 0,9 mm.
8. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že chemický roztok obsahuje chemikálii vybranou ze skupiny tvořené kyselinou fosforečnou, fosforečnany, kyselinou sulfanilovou, kyselinou šťavelovou, šťavelany, kyselinou sírovou, sírany, kyselinou chrómovou, chromany, hydrouhličitany, mastnými kyselinami, solemi mastných kyselin a kombinacemi těchto látek.
9. Způsob podle nároku 8 vyznačující se tím, že chemický roztok dále obsahuje aktivátor nebo urychlovač vybraný ze skupiny tvořené zinkem, hořčíkem, fosforečnany železa a kombinacemi těchto látek.
10. Způsob podle nároku 8 vyznačující se tím, že chemický roztok dále obsahuje oxidační činidlo vybrané ze skupiny tvořené anorganickými okysličovadly, organickými okysličovadly, peroxidy, meta-nitrobenzenem, chlorečnany, chloritany, peroxodvojsírany, dusičnany, dusitany a kombinacemi těchto látek.
11. Způsob podle nároku 8 vyznačující se tím, že chemikálie se dodává jako koncentrát, ze kterého se ředěním vodou připravuje chemický roztok, ve kterém je chemikálie zředěna na koncentraci v rozmezí 5 - 80% objemu roztoku.
12. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že kovový předmět obsahuje ocel.
13. Způsob podle nároku 12 vyznačující se tím, že chemický roztok obsahuje fosforečnany.
14. Způsob podle nároku 13 vyznačující se tím, že obsah fosforečnanů v chemickém roztoku je udržován na hodnotě asi 12,5 procenta.

»··»·<βΜΚ»α!4»Κί,«ϋί!;

1Γ * · · · · « · · « 9 9 · • · 9 9 9 9

9 9999 999

999 99 99

99 9

9 9
15. Způsob podle nároku 13 vyznačující se tím, že chemický roztok se přivádí do vibračního dokončovacího zařízení při průtokové rychlosti asi 0,05 litru za hodinu na jeden litr objemu vibračního dokončovacího zařízení.
16. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že neabrazivní prostředky z plastu mají kuželovitý tvar.
17. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že chemický roztok je vybrán ze skupiny tvořené výrobky FERROMIL® FML 575 IFP, FERROMIL® VII AERO700 a REM® COPPERMIL 7.
18. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že po zjemnění povrchu kovového předmětu se do vibračního dokončovacího zařízení přivádí přelešťovací roztok.
19. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že kovový předmět obsahuje mosaz.
20. Způsob podle nároku 19 vyznačující se tím, že chemický roztok je REM® COPPERMIL 7 udržovaný na objemové koncentraci asi 10%.
21. Způsob podle nároku 20 vyznačující se tím, že chemický roztok se přivádí do vibračního dokončovacího zařízení při průtokové rychlosti asi 0,053 litru za hodinu na jeden litr objemu vibračního dokončovacího zařízení.
22. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že neabrazivní prostředky z plastu jsou kombinovány s neabrazivními prostředky z kovu, který není reaktivní s chemickým roztokem.
23. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že rychlosti tvorby a odstraňování černé fáze jsou vyváženy tak, aby černá fáze byla dostatečně měkká a neabrazivní prostředky z plastu ji tak mohly odstraňovat z povrchu kovového κ, předmětu, který tím získá konečnou drsnost R_a menší než nebo rovnou hodnotě 625.10’⁷ m.
24. Způsob zjemňování povrchů kovových předmětů, vyznačující se tím, že se kovový předmět umístí do vibračního dokončovacího zařízení, kde je chemický roztok způsobilý reakce s povrchem kovového předmětu, při které se na povrchu kovového předmětu vytváří černá fáze, a neabrazivní prostředky z kovu, který není reaktivní s chemickým roztokem a je způsobilý přehlazovat povrch kovového předmětu, přičemž kovový předmět, neabrazivní prostředky z kovu a chemický roztok se ve vibračním dokončovacím zařízení promíchají tak, aby neabrazivní prostředky z kovu odstranily z povrchu kovového předmětu černou fázi, čímž se povrch kovového předmětu zjemní, načež se reakcí mezi kovovým předmětem a chemickým roztokem okamžitě znovu vytvoří černá fáze, jejímž opětným odstraněním neabrazivními prostředky z kovu dojde k dalšímu zjemnění povrchu.
25. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že neabrazivní prostředky z kovu jsou vybrány ze skupiny tvořené prostředky z nerezavějící oceli, slitin titanu, slitin niklu a chrómu a kombinacemi těchto materiálů.
26. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že vibrační dokončovací zařízení je poháněno 800 - 1500 otáčkami za minutu při amplitudě 1 až 8 milimetrů.
27. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že chemický roztok se do vibračního dokončovacího zařízení přivádí při průtokové rychlosti 0,033 - 0,053 litru za hodinu najeden litr objemu vibračního dokončovacího zařízení.
28. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že tvar neabrazivních prostředků z kovu je vybrán ze skupiny tvořené hroty, úhlovými profily, kužely s kulovým čelem a směsí těchto těles.

*· ·* * e 9 * · •9 9 999 9 9 »· «··I • 1 • · ·· ··
29. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že chemický roztok obsahuje chemikálii vybranou ze skupiny tvořené kyselinou fosforečnou, fosforečnany, kyselinou sulfanilovou, kyselinou šťavelovou, šťavelany, kyselinou sírovou, sírany, kyselinou chrómovou, chromany, hydrouhličitany, mastnými kyselinami, solemi mastných kyselin a kombinacemi těchto látek.
30. Způsob podle nároku 29 vyznačující se tím, že chemický roztok dále obsahuje aktivátor nebo urychlovač vybraný ze skupiny tvořené zinkem, hořčíkem, fosforečnany železa a kombinacemi těchto látek.
31. Způsob podle nároku 29 vyznačující se tím, že chemický roztok dále obsahuje oxidační činidlo vybrané ze skupiny tvořené anorganickými okysličovadly, organickými okysličovadly, peroxidy, meta-nitrobenzenem, chlorečnany, chloritany, peroxodvojsírany, dusičnany, dusitany a kombinacemi těchto látek.
32. Způsob podle nároku 29 vyznačující se tím, že chemikálie se dodává jako koncentrát, ze kterého se ředěním vodou připravuje chemický roztok, ve kterém je chemikálie zředěna na koncentraci v rozmezí 5 - 80% objemu roztoku.
33. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že kovový předmět obsahuje ocel.
34. Způsob podle nároku 33 vyznačující se tím, že chemický roztok obsahuje kyselinu šťavelovou.
35. Způsob podle nároku 33 vyznačující se tím, že obsah kyseliny šťavelové v chemickém roztoku je udržován na hodnotě asi 75 procent.
36. Způsob podle nároku 33 vyznačující se tím, že chemický roztok se přivádí do vibračního dokončovacího zařízení při průtokové rychlosti asi 0,054 litru za hodinu na jeden litr objemu vibračního dokončovacího zařízení.

• · · M ee ···« • · ·· • · • · • e • • · · • · e ··· • · · • ·· ·*· • <· • e ·· • e
37. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že chemický roztok je vybrán ze skupiny tvořené výrobky FERROMIL® FML 575 IFP, FERROMIL® VII AERO700 a REM® COPPERMIL 7.
38. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že po zjemnění povrchu kovového předmětu se do vibračního dokončovacího zařízení přivádí přelešťovací roztok.
39. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že neabrazivní prostředky z kovu, který není reaktivní s chemickým roztokem, jsou kombinovány s neabrazivními prostředky z plastu.
40. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že rychlosti tvorby a odstraňování černé fáze jsou vyváženy tak, aby černá fáze byla dostatečně měkká a neabrazivní prostředky z plastu ji tak mohly odstraňovat z povrchu kovového předmětu, který tím získá konečnou drsnost R_a menší než nebo rovnou hodnotě 6^25 .10'⁷ m.
41. Předmět, který je opracován na čisto za použití způsobu podle kteréhokoli z nároků 1 - 40.