RU115706U1 - TOOL FOR FORMING SURFACE SURFACES WITH NANOCRYSTAL STRUCTURE ON DETAILS - Google Patents

TOOL FOR FORMING SURFACE SURFACES WITH NANOCRYSTAL STRUCTURE ON DETAILS Download PDF

Info

Publication number
RU115706U1
RU115706U1 RU2011145551/02U RU2011145551U RU115706U1 RU 115706 U1 RU115706 U1 RU 115706U1 RU 2011145551/02 U RU2011145551/02 U RU 2011145551/02U RU 2011145551 U RU2011145551 U RU 2011145551U RU 115706 U1 RU115706 U1 RU 115706U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tool
indenter
housing
details
forming surface
Prior art date
Application number
RU2011145551/02U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Павлович Кузнецов
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Предприятие "Сенсор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Предприятие "Сенсор" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Предприятие "Сенсор"
Priority to RU2011145551/02U priority Critical patent/RU115706U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU115706U1 publication Critical patent/RU115706U1/en

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Инструмент для формирования на деталях трибосопряжений поверхностей с нанокристаллической структурой, состоящий из закрепленного в державке корпуса индентора, наконечник которого выполнен из мелкодисперсного кубического нитрида бора, резинового уплотнения, установленного на гайке, резиновой втулки, установленной в корпусе, в котором налита низкокипящая жидкость. A tool for forming tribo-mating surfaces on parts with a nanocrystalline structure, consisting of an indenter body fixed in a holder, the tip of which is made of fine cubic boron nitride, a rubber seal mounted on a nut, a rubber sleeve installed in a body in which a low-boiling liquid is poured.

Description

Полезная модель относится к области технологии машиностроения, а именно к инструментам, используемым при изготовлении деталей трибосопряжений из закаленных сталей, с поверхностями, подверженными интенсивному износу, эксплуатационные свойства которых повышают за счет формирования наноструктурированного поверхностного слоя детали и предназначена для использования преимущественно на станках с ЧПУ и токарно-фрезерных центрах.The utility model relates to the field of mechanical engineering technology, namely to tools used in the manufacture of tribojet parts from hardened steels with surfaces subject to intense wear, the operational properties of which are enhanced by the formation of a nanostructured surface layer of the part and is intended for use mainly on CNC machines and turning and milling centers.

Широко применяемые устройства для финишной обработки (шлифовальные, хонинговальные), обеспечивая заданную точность и микрогеометрию, незначительно изменяют физико-механические свойства поверхностей деталей.Widely used devices for finishing (grinding, honing), providing the specified accuracy and microgeometry, slightly change the physical and mechanical properties of the surfaces of the parts.

Известно применение прерывистых фрикционных дисков для поверхностного упрочнения металлических сплавов знакопеременным высокоскоростным трением (Евдокимов В.Д., Клименко Л.Д., Евдокимова А.Н. Технология упрочнения машиностроительных материалов: Учебное пособие-справочник. Одесса Николаев: Изд-во НГГУ им. Петра Могилы, 2005, 283 С. Рис.53).It is known the use of intermittent friction disks for surface hardening of metal alloys with alternating high-speed friction (Evdokimov V.D., Klimenko L.D., Evdokimova A.N. Technology of hardening engineering materials: Textbook-reference book. Odessa Nikolaev: Publishing house of NGSU im. Peter the Grave, 2005, 283 S. Fig. 53).

Известен прерывистый инструмент для фрикционного поверхностного упрочнения, содержащий корпус, выполненный в виде закрепленных на ступице основного и дополнительного дисков из материала с низким коэффициентом теплопроводности и с рабочей поверхностью на их периферии с пазами на основном диске и с впадинами на дополнительном (патент RU №2241590)Known intermittent tool for friction surface hardening, comprising a housing made in the form of fixed on the hub of the main and additional disks of a material with a low coefficient of thermal conductivity and with a working surface on their periphery with grooves on the main disk and with depressions on the additional (patent RU No. 2241590)

Указанные устройства сложны по конструкции, имеют большие габариты, что исключает возможность их применения на токарно-фрезерных центрах.These devices are complex in design, have large dimensions, which excludes the possibility of their use on turning and milling centers.

Известен выглаживатель, состоящий из корпуса, индентора, набора тарельчатых пружин, резинового уплотнения, установленного на гайке, резиновой втулки, установленной в корпусе, в котором налита низкокипящая жидкость, которая охлаждает индентор, позволяет повысить скорость выглаживания, снизить трудоемкость процесса обработки. Резиновая втулка снижает автоколебания, возникающие при высокой скорости выглаживания (патент RU №62554).Known smoother consisting of a housing, an indenter, a set of Belleville springs, a rubber seal mounted on a nut, a rubber sleeve mounted in the housing, in which a low-boiling liquid is poured, which cools the indenter, can increase the speed of smoothing, reduce the complexity of the processing process. The rubber sleeve reduces self-oscillations arising at a high speed of smoothing (patent RU No. 62554).

Инструмент выглаживает поверхность скользящим индентором без значительного нагрева обрабатываемой поверхности в контактной зоне с достижением достаточно высоких параметров шероховатости поверхности и упрочнения поверхности, но не обеспечивает формирование нанокристаллов.The tool smooths the surface with a sliding indenter without significant heating of the treated surface in the contact zone with achieving sufficiently high parameters of surface roughness and surface hardening, but does not provide the formation of nanocrystals.

Конструкций инструментов, предназначенных для наноструктурирования поверхности, применяемых при обработке деталей на металлорежущих станках с ЧПУ за один установ, не обнаружено.Designs of tools designed for surface nanostructuring used in the processing of parts on CNC machine tools in one setup were not found.

Для наноструктурирования поверхностного слоя деталей и уменьшения шероховатости, предлагается инструмент для формирования на деталях трибосопряжений поверхностей с нанокристаллической структурой, состоящий из державки, корпуса, индентора, наконечник которого выполнен из мелкодисперсного кубического нитрида бора, пружины, резинового уплотнения, установленного на гайке, резиновой втулки, установленной в корпусе, в котором налита низкокипящая жидкость.To nanostructure the surface layer of parts and reduce roughness, a tool is proposed for forming tribocouple parts with surfaces with a nanocrystalline structure, consisting of a holder, a housing, an indenter, the tip of which is made of finely divided cubic boron nitride, a spring, a rubber seal mounted on a nut, a rubber sleeve, installed in a housing in which low-boiling liquid is poured.

Принципиальное улучшение физико-механических характеристик металла при современных методах интенсивной пластической деформации материала достигается за счет перевода структуры поверхностного слоя в нанокристаллическое состояние, обеспечивающее эффективное блокирование движения дислокации границами нанозерен. Для эффективного наноструктурирования и упрочнения металлических материалов должны быть обеспечены условия для накопления интенсивной пластической деформации в поверхностном слое, что достигается увеличением сдвиговой компоненты деформации, нормальной нагрузки и числа проходов обрабатывающего инструмента.A fundamental improvement in the physicomechanical characteristics of the metal with modern methods of intense plastic deformation of the material is achieved by transferring the structure of the surface layer to the nanocrystalline state, which effectively blocks dislocation motion by nanograin boundaries. For effective nanostructuring and hardening of metal materials, conditions must be ensured for the accumulation of intense plastic deformation in the surface layer, which is achieved by increasing the shear component of the deformation, normal load and the number of passes of the processing tool.

Причинно-следственная связь - воздействие индентора инструмента, выполненного из мелкодисперсного кубического нитрида бора обеспечивает тангенциальный сдвиг, дробление и разворот кристаллов материала в поверхностном слое детали за счет высокого контактного давления и увеличения тангенциальной силы, при этом коэффициент трения в контакте с обрабатываемой поверхностью заготовки из цементированной стали 20Х равен 0,34. Экструдированные мезополосы, распространяющиеся в поверхностных слоях по схеме волн заселения, способствуют однородному развитию микродеформации на протяжении всего процесса нагружения, обеспечивают наноструктурирующее упрочнение поверхностного слоя с увеличением пластичности. Низкокипящая жидкость в корпусе значительно сокращает нагрев обрабатываемой поверхности в зоне контакта. Закрепление корпуса в державке позволяет устанавливать инструмент на станках с ЧПУ и токарно-фрезерных центрах.Causal relationship - the impact of the tool indenter made of finely dispersed cubic boron nitride provides a tangential shift, crushing and rotation of the material crystals in the surface layer of the part due to high contact pressure and an increase in tangential force, while the friction coefficient in contact with the workpiece surface is cemented steel 20X is equal to 0.34. Extruded mesosilanes propagating in the surface layers according to the pattern of population waves contribute to the uniform development of microdeformation throughout the entire loading process, provide nanostructural hardening of the surface layer with an increase in ductility. Low-boiling liquid in the housing significantly reduces the heating of the treated surface in the contact zone. Securing the housing in the holder allows you to install the tool on CNC machines and turning and milling centers.

На фиг.1 изображен инструмент для формирования высококачественных поверхностей с нанокристаллической структурой при многоцелевой обработке деталей трибосопряжений, на фиг.2 - сканирующая микроскопия поперечного шлифа поверхностного слоя детали до обработки, на фиг.3 - сканирующая микроскопия поперечного шлифа поверхностного слоя детали после обработки предлагаемым инструментом.Figure 1 shows a tool for forming high-quality surfaces with a nanocrystalline structure during multipurpose processing of tribojet parts, figure 2 - scanning microscopy of a transverse section of a surface layer of a part before processing, figure 3 - scanning microscopy of a transverse section of a surface layer of a part after processing with the proposed tool .

Инструмент состоит из державки 1, в которой закреплен корпус 2, индентора 3, наконечник 4 которого выполнен из материала с высоким коэффициентом трения, пружины 5, резинового уплотнения 6, установленного на гайке 7, резиновой втулки 8, установленной в корпусе 2, в котором налита низкокипящая жидкость 9. В корпус 2 инструмента устанавливается индентор 3 с наконечником 4 и надетой на индентор резиновой втулкой 8. В корпус 2 устанавливается пружина 5 и заливается низкокипящая жидкость 9. На гайку 7 надевается резиновое уплотнение 6.The tool consists of a holder 1, in which the body 2, indenter 3 is fixed, the tip 4 of which is made of a material with a high coefficient of friction, a spring 5, a rubber seal 6 mounted on the nut 7, a rubber sleeve 8 installed in the body 2, in which low-boiling liquid 9. An indenter 3 with a tip 4 and a rubber sleeve 8 mounted on the indenter is installed in the tool body 2. A spring 5 is installed in the body 2 and a low-boiling liquid is poured 9. A rubber seal 6 is put on the nut 7.

Работает инструмент следующим образом.The tool works as follows.

Ввинчиванием гайки 7 в корпус 2 поджимают пружину 5 на требуемую силу выглаживания. После касания индентором 3 обрабатываемой детали, инструмент внедряется в деталь до тех пор, пока индентор 3 упирается в корпус 2. Как только индентор 3 перестает упираться в корпус 2, он начинает полностью воспринимать силу предварительно поджатой пружины 5. При рабочем движении инструмента происходит охлаждение индентора 2 низкокипящей жидкостью 9, а резиновая втулка 8 демпфирует колебания индентора. Обрабатывали поверхность детали из закаленной цементованной стали 20Х, после точения, индентором из мелкодисперсного нитрида бора, со сферическим наконечником, радиус которого 2 мм, скорость 10 м/мин, подача 0,04 мм/об, сила выглаживания 200 Н за 2 прохода. Сформирована поверхность с нанокристаллической структурой 20-40 нм (фиг.3).By screwing the nut 7 into the housing 2, the spring 5 is pressed against the required smoothing force. After the indenter 3 touches the workpiece, the tool is inserted into the part until the indenter 3 abuts against the housing 2. As soon as the indenter 3 stops abutting against the housing 2, it begins to fully absorb the force of the pre-pressed spring 5. When the tool moves, the indenter cools 2 low-boiling liquid 9, and the rubber sleeve 8 damps the indenter vibrations. The surface of the part was machined from hardened cemented steel 20X, after turning, by an indenter of finely dispersed boron nitride, with a spherical tip whose radius was 2 mm, speed 10 m / min, feed 0.04 mm / rev, smoothing force 200 N in 2 passes. Formed surface with a nanocrystalline structure of 20-40 nm (figure 3).

Для создания нанокристаллических структур необходимое количество проходов инструмента устанавливается в зависимости от исходной термической или химико-термической обработки материала заготовки и требуемого качества поверхности.To create nanocrystalline structures, the required number of tool passes is set depending on the initial thermal or chemical-thermal treatment of the workpiece material and the required surface quality.

Применение инструмента позволяет сформировать поверхность с нанокристаллической структурой с размером зерен менее 100 нм.The use of the tool allows you to form a surface with a nanocrystalline structure with a grain size of less than 100 nm.

Claims (1)

Инструмент для формирования на деталях трибосопряжений поверхностей с нанокристаллической структурой, состоящий из закрепленного в державке корпуса индентора, наконечник которого выполнен из мелкодисперсного кубического нитрида бора, резинового уплотнения, установленного на гайке, резиновой втулки, установленной в корпусе, в котором налита низкокипящая жидкость.
Figure 00000001
A tool for forming surfaces with a nanocrystalline structure on tribojoint parts, consisting of an indenter fixed in the holder, the tip of which is made of finely divided cubic boron nitride, a rubber seal mounted on a nut, and a rubber sleeve installed in the housing in which low-boiling liquid is poured.
Figure 00000001
RU2011145551/02U 2011-11-09 2011-11-09 TOOL FOR FORMING SURFACE SURFACES WITH NANOCRYSTAL STRUCTURE ON DETAILS RU115706U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011145551/02U RU115706U1 (en) 2011-11-09 2011-11-09 TOOL FOR FORMING SURFACE SURFACES WITH NANOCRYSTAL STRUCTURE ON DETAILS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011145551/02U RU115706U1 (en) 2011-11-09 2011-11-09 TOOL FOR FORMING SURFACE SURFACES WITH NANOCRYSTAL STRUCTURE ON DETAILS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU115706U1 true RU115706U1 (en) 2012-05-10

Family

ID=46312565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011145551/02U RU115706U1 (en) 2011-11-09 2011-11-09 TOOL FOR FORMING SURFACE SURFACES WITH NANOCRYSTAL STRUCTURE ON DETAILS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU115706U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532623C1 (en) * 2013-03-12 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Turn/mill centre for multiple machining
RU2664106C2 (en) * 2017-01-09 2018-08-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method of low-temperature ionic nitration of steel parts

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532623C1 (en) * 2013-03-12 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Turn/mill centre for multiple machining
RU2664106C2 (en) * 2017-01-09 2018-08-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method of low-temperature ionic nitration of steel parts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hashimoto et al. Abrasive fine-finishing technology
Yamaguchi et al. Modification using magnetic field-assisted finishing of the surface roughness and residual stress of additively manufactured components
Li et al. Vibration-assisted dry polishing of fused silica using a fixed-abrasive polisher
Azarhoushang et al. Evaluation of thermal damages and residual stresses in dry grinding by structured wheels
Fathallah et al. Effects of abrasive type cooling mode and peripheral grinding wheel speed on the AISI D2 steel ground surface integrity
Jain Nanofinishing science and technology: basic and advanced finishing and polishing processes
Gavas et al. A NOVEL METHOD TO IMPROVE SURFACE QUALITY IN CYLINDRICAL GRINDING.
Mekala et al. Optimization of cylindrical grinding parameters of austenitic stainless steel rods (AISI 316) by Taguchi method
Zhang et al. Grinding performance and tribological behavior in solid lubricant assisted grinding of glass-ceramics
RU115706U1 (en) TOOL FOR FORMING SURFACE SURFACES WITH NANOCRYSTAL STRUCTURE ON DETAILS
Wang et al. Monitoring of ductile–brittle transition mechanisms in sapphire ultra-precision grinding used small grit size grinding wheel through force and acoustic emission signals
Chen et al. Improving metal surface integrity by integrating mechanical stress fields during micron-and nano-abrasive machining
Brinksmeier et al. Hard gear finishing viewed as a process of abrasive wear
Thamizhmanii et al. A study of multi-roller burnishing on non-ferrous metals
Liu et al. A predictive model of subsurface damage and material removal volume for grinding of brittle materials considering single grit micro-geometry
RU2458777C2 (en) Method of part surface hardening by burnishing
Khoshaim et al. ELID grinding with lapping kinematics
CN105108608A (en) Super-smooth surface adaptive machining method for hard and brittle materials
Biswas et al. Exploring grindability of titanium grade 1 using silicon carbide wheel
JP2016130581A (en) Slide component and its manufacturing method
Ohnishi et al. Grinding
Ichida Wheel life and cutting-edge wear in mirror-grinding using a coarse-grained CBN wheel treated by microdressing
Paknejad et al. Laser-assisted surface grinding of innovative superhard SiC-bonded diamond (DSiC) materials
Karpuschewski et al. Process force and technology model for designing and controlling finishing operations with rotating grinding tools
Rascalha et al. Effects of different cutting strategies on G-ratio in through-feed center-less grinding