Opublikowano: 24.X.1966 52207 KI. 48 b, 11/04 MKP C 23 c Jt/oH UKD 621.785.5:669.268 biblioteka! Wspóltwórcy wynalazku: mgr mz. Jan Tacikowski, mz. Zbigniew K lowski, mgr mz. Rudolf Lipowczan, inz. W^if,;» .,,^r..,..., ' slaw Olszanski, inz. Tadeusz Sobusiak J :: Wlasciciel patentu: Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa (Polska) Sposób chromowania dyfuzyjnego przedmiotów stalowych, staliwnych i zeliwnych Przedmiotem wynalazku jest sposób chromowa¬ nia dyfuzyjnego przedmiotów stalowych, staliw¬ nych i zeliwnych, zwlaszcza srednich i duzych matryc kuziennych, metoda proszkowa, przezna¬ czony do chromowania fragmentów powierzchni przedmiotów.Znane sposoby chromowania dyfuzyjnego po¬ wierzchni przedmiotów stalowych polegaja na prowadzeniu procesu w osrodkach gazowych, ciek¬ lych i w stalych. We wszystkich tych metodach chromowaniu podlega cala powierzchnia przedmio¬ tu. W przypadku chromowania w osrodku sta¬ lym, proces prowadzi sie w uszczelnionej skrzyni wypelnionej mieszanina proszków chro¬ mujacych.Podczas chromowania dyfuzyjnego tymi sposo¬ bami wielkosc przedmiotów poddawanych chro¬ mowaniu jest ograniczona i to, dla metod w osrodkach gazowych i cieklych wielkoscia nor¬ malnie stosowanych urzadzen, a dla metody prosz¬ kowej ciezarem przedmiotów skrzyni i proszku.Drugim czynnikiem ograniczajacym mozliwosc chromowania dyfuzyjnego duzych i bardzo du¬ zych przedmiotów sa wymagania co do szczelno¬ sci, szczególnie wazne podczas stosowania meto¬ dy proszkowej. Proces chromowania dyfuzyjnego sklada sie z dwóch zasadniczych faz. W pierw¬ szej fazie na skutek reakcji chemicznych zacho¬ dzacych w proszkach rosnie cisnienie i wskazane jest, aby nadmiar gazów mógl swobodnie przejsc 20 25 2 przez uszczelnienie do atmosfery pieca. Natomiast w drugiej fazie, po zakonczeniu reakcji chemicz¬ nych, nastepuje spadek cisnienia, a wiec wyste¬ puje tendencja do ssania atmosfery pieca. W fazie tej dla zabezpieczenia powierzchni chromowanej, szczególnie w przypadku matryc, istnieje koniecz¬ nosc albo zupelnego odciecia atmosfery chromo¬ wania od atmosfery pieca lub tez zapewnienie atmosfery redukujacej w tej strefie. Trzeba pod¬ kreslic, ze ze wzrostem wielkosci przedmiotu ros¬ nie równiez i dlugosc powierzchni wymagajacych uszczelnienia.Trzecim czynnikiem ograniczajacym mozliwosc chromowania dyfuzyjnego przedmiotów duzych i bardzo duzych jest fakt, ze wobec konieczno¬ sci chromowania powierzchni calych przedmiotów zuzycie proszków chromujacych jest bardzo duze.Wspóldzialanie tych trzech czynników ograni¬ cza obecnie zakres chromowania dyfuzyjnego tyl¬ ko do przedmiotów malych lub srednich. Matryc duzych i bardzo duzych nie chromuje sie metoda¬ mi klasycznymi w ogóle.Dla usuniecia tych przeszkód, a szczególnie dla umozliwienia chromowania dyfuzyjnego matryc duzych i bardzo duzych, przeprowadzono badania, w wyniku których ustalono, ze przy zastosowaniu specjalnie dobranych szczeliw oraz metod uszczel¬ niania na samej powierzchni przedmiotu chromo¬ wanego mozna chromowac dyfuzyjnie fragmenty powierzchni duzych przedmiotów, 5220752207 Okazalo sie mianowicie, ze najlepsze wyniki da¬ ja dwa sposoby uszczelniania. Pierwszy z nich polega na uszczelnianiu powierzchni przedmiotu ubitym weglem drzewrtym, którego warstwa w jitrwwzej fazie chromowania przepuszcza bez przeszkód nadmiar wytworzonych gazów ze stre¬ fy chromowania, a w fazie drugiej wiaze z atmo¬ sfery tlen w postaci obojetnego COz lub reduku¬ jacego CO.DriJgi sposób to itózczelnienie za pomoca zwiaz¬ ków krzemowych, które w pierwszej fazie, do cza¬ su stopienia, przepuszczaja do atmosfery pieca nadmiar gazów wytwarzajacych sie w strefie chro¬ mowania, a w drugiej fazie na skutek wysokiej zwilzalnosci roztopionego zwiazku krzemowego, który przyczepia sie do powierzchni uszczelnianej, a na skutek wysokiej lepkosci nie wyplywa z tej strefy, odcinaja hermetycznie strefe chromowania ótf Strefy pieca i nie dopuszczaja nawet do dy¬ fuzji gazów ze strefy pieca.Sposób wedlug wynalazku pozwala na miejsco¬ we chromowanie dyfuzyjne scisle okreslonych fragmentów powierzchni, a wiec dowolnie wydzie¬ lonych jej wycinków, wynoszacych w zasadzie w przypadkach matryc maksimum do 10% po¬ wierzchni calkowitej przedmiotu. Oddzielenie ob¬ szaru dyfuzji od atmosfery pieca uzyskuje sie przez zabezpieczenie wybranych fragmentów powierzchni przewidzianych do chromowania dyfuzyjnego oslo¬ nami w rodzaju tacy, czy tez odpowiednio dobra¬ nych scianek, tworzacych pewnego rodzaju dlawik, które uszczelnia sie szczeliwami. Zapewnienie wla¬ sciwego i pewnego uszczelnienia jest ulatwione, gdyi dlugosc powierzchni uszczelnianych jest o wie¬ le mniejsza, a równiez i objetosc masy proszków nie przekracza 10% masy proszków uzywanych przy chromowaniu dyfuzyjnym w skrzyniach.Sposób wedlug wynalazku umozliwia uzyskanie w jednej operacji bardzo twardej, odznaczajacej sie wysoka odpornoscia na scieranie chromowa¬ nej warstwy powierzchniowej na zahartowanym przedmiocie, gdyz konstrukcja oslon i rodzaj uzy¬ tych szczeliw oraz sposób ich stosowania zapew¬ niaja wystarczajaca szczelnosc, latwe ich usunie¬ cie w temperaturze procesu i hartowanie przed¬ miotu bez wzgledu na wymiar i ciezar bezposred¬ nio z tej temperatury, a dostateczna aktywnosc wytworzonej atmosfery w warunkach przewidzia¬ nych sposobem uszczelniania, pozwala na prowa¬ dzenie procesu w temperaturach nizszych o okolo 100^ ód obecnie stosowanych, to znaczy w tem¬ peraturach, które scisle odpowiadaja temperatu¬ rom hartowania danego gatunku stali.W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie zna¬ ne zestawy proszków chromujacych, w których wystepuja, najczesciej sproszkowany ferrochrom, chrom lub jego zwiazki, obojetna substancja ce¬ ramiczna, jak na przyklad kaolin, A1203 i halo- genati amonu.Sposób przygotowania do chromowania dyfu¬ zyjnego przedmiotów stalowych, staliwnych i ze¬ liwnych, w szczególnosci duzych i bardzo duzych matryc jest pokaaaay na rysunkach, pnzy czym na rysunku fig. 1 przedstawiono sposób przygo¬ towania do chromowania w tacy, przy którym proszki chromujace mo^, ale nic musza stykac sie z powierzchniami przeznaczonymi do chromo¬ wania, a na rysunku fig. 2 przedstawia sposób przygotowania do chromowania z uszczelnieniem s dlawikowym, przy którym proszek styka sie zaw¬ sze bezposrednio z powierzchnia przeznaczona do chromowania. . Sposób chromowania dyfuzyjnego wedlug wyna¬ lazku z uszczelnieniem na tacy, przeznaczony do 10 obróbki mniejszych matryc, przedstawia sie na¬ stepujaco: Wglebienie lub wglebienia w tacy 1 wykonanej z tworzywa zaroodpornego, o wymiarach nieco wiekszych od chromowanego przedmiotu 2 wypel- 15 nia sie proszkiem chromujacym 3, skladajacym sie ze znanych zestawów chromujacych i nakry¬ wa przedmiotem 2. Krawedzie przedmiotu 2 i tacy 1 uszczelnia sie ubitym weglem drzewnym 4 o granulacji rzedu 5—10 mm, na który naklada 20 sie gline 5, lub zwiazkami krzemowymi. W ten sposób przygotowany przedmiot Jako calosc ladu¬ je sie do pieca wstepnie ogrzanego i grzeje dalej do temperatury wygrzewania dobranej odpowied¬ nio w zaleznosci od gatunku stali, z jakiej jest 25 wykonany przedmiot. Po wytrzymaniu przez od¬ powiedni okres czasu, dobrany w zaleznosci od wyznaczonej grubosci warstwy nachromowanej, wyjmuje sie przedmiot z pieca i bezposrednio hartuje z temperatury chromowania, równej tem- 30 peraturze hartowania ustalonej w normie dla da¬ nego gatunku stali.Sposób chromowania wedlug wynalazku prze¬ znaczony szczególnie do obróbki powierzchni du¬ zych i bardzo duzych matryc jest realizowany na- 35 stepujaco. Na matrycy 6 dokola wykroju na wy¬ rób, który ma byc na niej wykonywany, naklada sie scianki 7 z odpowiedniego tworzywa zarood¬ pornego. Do objetosci ograniczonej wewnetrznymi sciankami 7 i konturem wykroju matrycy 6 wsy- 40 puje sie proszek chromujacy o dowolnym znanym skladzie, a pomiedzy scianki 7 naklada sie zwiaz¬ ki krzemowe 9 o granulacji mniejszej od 60 mi¬ kronów, które przykrywa sie azbestem. Na scian¬ ki naklada sie pokrywe 10 wykonana równiez 45 z tworzywa zarnoodpornego, posiadajaca scianke do rozdzielenia przestrzeni pomiedzy sciankami 7.W ten sposób przygotowana matryce laduje sie do pieca wstepnie nagrzewanego do temperatury 400—500°C i grzeje w piecu do temperatury wy- 50 grzewania odpowiednio dobranej w zaleznosci od gatunku stali, z jakiej jest wykonana matryca. Po wytrzymaniu przed odpowiedni okres czasu, do¬ brany zaleznie od wyznaczonej grubosci warstwy pochromowanej, wyjmuje matryce z pieca, usuwa 55 elementy uszczelniajace, szczeliwo oraz proszki i bezposrednio hartuje.Przyklad I. W przypadku chromowania ma¬ trycy sredniej wielkosci ze stali WNL wrebienia w tacy wypelnia sie proszkiem chromujacym 60 o skladzie wagowym 65% ferrochromu, 0,5% chlor¬ ku amonu i 34,5% kaolinu i naklada na to ma¬ tryce skierowana, wycieciami w dól. Krawedzie uszczelnia sie bukowym weglem drzewnym o wiel¬ kosci ziarna 3—5 mm i ubija, a na ubity wegiel 65 naklada sie warstwe czystej gliny bez piasku,5 52207 6 przy czym w przypadku, gdy jest malo tlusta, posypuje sie jej powierzchnie chlorkiem sodu.W ten sposób przygotowany przedmiot laduje sie do pieca nagrzanego do temperatury 400—500^C, podgrzewa w piecu do temperatury 820—860°C, s wygrzewa w tej temperaturze przez 4—10 godzin, zaleznie od pojemnosci cieplnej matrycy i hartu¬ je w tej samej temperaturze bezposrednio po wy¬ jeciu z pieca i zdjeciu z tacy.Przyklad II. W przypadku chromowania io duzej i bardzo duzej matrycy ze stali 35H2GMB po nalozeniu na matryce scianek wsypuje sie do objetosci ograniczonej sciankami i konturem wy¬ kroju matrycy proszek chromujacy o tym samym skladzie co w przykladzie I, a pomiedzy scianki 15 wewnetrzne i zewnetrzne — sproszkowane szklo sodowe o granulacji ponizej 60 mikronów, na przyklad stluczki z szyb okiennych. Na powierzch¬ nie szkla naklada sie azbest w paskach. Na scian¬ ki naklada sie pokrywe i laduje calosc do pieca wstepnie podgrzanego do temperatury 400—500°C.Wygrzewanie prowadzi sie w temperaturze 860—900°C przez 10 do 16 godzin zaleznie od wielkosci matrycy i hartuje w tej samej tempe¬ raturze po zdjeciu scianek i masy uszczelniajacej wraz z proszkiem chromujacym bezposrednio po wyjeciu z pieca.Wedlug wynalazku uszczelnienie przedmiotu za¬ pewnia otrzymywanie powierzchni pochromowa- nej, wymagajacej dalszego polerowania, a próby potwierdzily, ze matryca do odkuwania korby ro¬ werowej daje 13000 sztuk odkuwek wobec 4000 sztuk otrzymanych podczas pracy matrycy nie- chromoiwanej, matryca do odkuwania wienców kól zebatych 4700 sztuk wobec 1500 przy niechro- mowanej, a matryca do odkuwania kluczy 14000 sztuk wobec 6000 sztuk dla niechromowanej. PL