RU132750U1

RU132750U1 - DORN FOR FORMING AN ANTIFRICTION-STRENGTHENED SURFACE LAYER

Info

Publication number: RU132750U1
Application number: RU2013112012/02U
Authority: RU
Inventors: Виталий Матвеевич Сорокин; Нина Михайловна Тудакова; Станислав Сергеевич Танчук; Валерий Витальевич Берглезов; Александр Владимирович Михеев; Вера Александровна Зотова
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2013-09-27

Abstract

Дорн для формирования антифрикционно-упрочненного поверхностного слоя отверстия, содержащий корпус с заборной частью, радиальными каналами и канавкой для подвода суспензии из антифрикционного порошка и связующего, отличающийся тем, что канавка выполнена синусоидальной.Dorn for forming an antifriction hardened surface layer of the hole, comprising a housing with an intake part, radial channels and a groove for supplying a suspension of antifriction powder and a binder, characterized in that the groove is sinusoidal.

Description

Решение относится к области технологии машиностроения, а именно, к инструментам, позволяющим формировать антифрикционно-упрочненный поверхностный слой из суспензии антифрикционного порошка и связующего поверхностно-пластическим деформированием дорнованием, и может быть использовано при обработке длинномерных внутренних цилиндрических поверхностей, например, отверстий в деталях гидроцилиндров, гильз.The solution relates to the field of mechanical engineering technology, namely, to tools that make it possible to form an anti-friction-hardened surface layer from a suspension of anti-friction powder and a binder by surface-plastic deformation by burning, and can be used in the processing of long internal cylindrical surfaces, for example, holes in hydraulic cylinder parts, liners.

Известно устройство для осуществления способа (патент РФ №2063861 6 В24В 39/02 В23Д 43/02 от 20.07.96), при котором формообразующий инструмент снабжен элементами стабилизации равномерности режима дросселирования технологической смазки в виде регулярного микрорельефа на его рабочей поверхности.A device for implementing the method is known (RF patent No. 2063861 6 V24V 39/02 V23D 43/02 of 07/20/96), in which the forming tool is equipped with elements to stabilize the uniformity of the throttling mode of the technological lubricant in the form of a regular microrelief on its working surface.

Однако не уточнена конфигурация канавок регулярного микрорельефа на поверхности заборной части устройства деформирующе-режуще-выглаживающего прошивания(дорнования)-редуцирования поверхностей. Наряду с этим заборная и калибрующая части имеют однотипный регулярный микрорельеф при восприятии различных нагрузок и выполнения различных функций.However, the configuration of the regular microrelief grooves on the surface of the intake part of the deforming-cutting-smoothing stitching (burnishing) -reducing surfaces has not been specified. Along with this, the intake and calibrating parts have the same type of regular microrelief during the perception of various loads and the performance of various functions.

В качестве прототипа принят дорн (патент РФ на полезную модель №109689 7 В24В 39/00 от 27.10.2011) для формирования антифрикционно-упрочненного поверхностного слоя с ленточкой и расположенными в заборной части кольцевой канавки радиальными каналами для подвода суспензии из антифрикционного порошка и связующего, причем на ленточке дорна расположена синусоидальная выточка.The mandrel was adopted as a prototype (RF patent for utility model No. 109689 7 V24V 39/00 dated 10.27.2011) for forming an antifriction-hardened surface layer with a ribbon and radial channels located in the intake part of the annular groove for supplying a suspension of antifriction powder and a binder, and on the ribbon of the mandrel is a sinusoidal undercut.

Однако ленточка (калибрующая часть) дорна с расположенной на ней синусоидальной выточкой осуществляет дорнование на заключительном этапе, а перед этим поверхностью заборной части, расположенной под углом, пластически деформируется поверхностный слой с одновременной подачей по радиальным каналам и канавке антифрикционной суспензии, причем кольцевая форма канавки прерывает площадь контактирования одновременно по всему периметру в начальной зоне заборной части, близкой к волне внеконтактной деформации, а в области близкой к калибрующей ленточке дорна условия смазывания и коэффициент трения снижаются из-за удаленности от источника подачи суспензии и непрерывности площади контактирования, особенно при обработке внутренних цилиндрических поверхностей.However, the ribbon (calibrating part) of the mandrel with a sinusoidal groove located on it performs annealing at the final stage, and before this, the surface layer is plastically deformed by the surface of the intake part, which is angled, while the antifriction suspension is fed through the radial channels and groove, and the annular shape of the groove interrupts the contact area at the same time along the entire perimeter in the initial zone of the intake part, close to the wave of non-contact deformation, and in the region close to calibrating minutes ribbon mandrel conditions of lubrication and friction coefficient is reduced because of the remoteness from the power supply and the continuity of the slurry contacting area, especially in the processing of the internal cylindrical surfaces.

Задачей разработки предлагаемого решения формирования антифрикционно-упрочненного поверхностного слоя дорнованием является повышение эффективности обработки длинномерных внутренних цилиндрических поверхностей.The task of developing the proposed solution to the formation of an anti-friction-hardened surface layer by burnishing is to increase the processing efficiency of long internal cylindrical surfaces.

Технический результат - улучшение условий смазывания и снижение коэффициента трения в заборной части дорна за счет выполнения синусоидальной канавки.The technical result is an improvement in lubrication conditions and a decrease in the coefficient of friction in the intake part of the mandrel due to the implementation of a sinusoidal groove.

Этот технический результат достигается тем, что предложен дорн для формирования антифрикционно-упрочненного поверхностного слоя, включающий корпус с заборной частью, радиальные каналы и канавку для подвода суспензии из антифрикционного порошка и связующего причем канавка выполнена синусоидальной.This technical result is achieved by the fact that a mandrel is proposed for forming an anti-friction-hardened surface layer, comprising a housing with an intake part, radial channels and a groove for supplying a suspension of antifriction powder and a binder, the groove being sinusoidal.

Синусоидальные канавки улучшают условия смазывания контактирующих поверхностей, снижая коэффициент трения и усилие дорнования, которые обеспечиваются гидродинамическим эффектом суспензии, возникающим при определенных соотношениях геометрии инструмента и частиц суспензии, эффективной вязкости и свойств обрабатываемого металла, скорости движения дорна и принудительной подачи суспензии в зону очага де4юрмации.Sinusoidal grooves improve the lubrication conditions of the contacting surfaces, reducing the friction coefficient and the burning force, which are ensured by the hydrodynamic effect of the suspension, which occurs at certain ratios of the geometry of the tool and the particles of the suspension, the effective viscosity and properties of the metal being processed, the speed of the mandrel and the forced feeding of the suspension into the zone of the de-arsenal zone.

На фигуре показан предлагаемый дорн для формирования антифрикционно-упрочненного поверхностного слоя отверстия.The figure shows the proposed mandrel for forming an anti-friction-hardened surface layer of the hole.

На оправке 1 с осевыми пазами 2 установлен деформирующий элемент - дорн 3, в корпусе которого выполнены радиальные каналы 4, расположенные под углом к поверхности заборной части 5 дорна и калибрующим цилиндрическим пояском 6, на поверхности заборной части 5 расположена синусоидальная канавка 7.On the mandrel 1 with axial grooves 2 there is a deforming element - mandrel 3, in the housing of which there are made radial channels 4, located at an angle to the surface of the intake part 5 of the mandrel and a calibrating cylindrical girdle 6, on the surface of the intake part 5 there is a sinusoidal groove 7.

Обработку внутренних цилиндрических поверхностей (ВЦП) осуществляют следующим образом. При обработке ВЦП цилиндров, гильз для придания им высоких триботехнических свойств в зону обработки под давлением подается раствор антифрикционной смеси (РЛС), в состав которой входят мелкодисперсные порошки антифрикционных материалов, например, дисульфид молибдена, медь, латунь, олово (до 15%), уксусная и плавиковая кислоты, мочевина, глицерин (до 70%), вода (10%). При поступательном движении дорна в зоне контакта между поверхностью заготовки и де4юрмирующих элементов в результате возникающих высоких удельных давлений (до 8000 МПа) и температур (до 1000°С) возникают физико-химические реакции, происходит диффузионное проникновение элементов антифрикционных материалов вглубь металла основы, на поверхности заготовки наблюдаются структурно-фазовые изменения, образуя, таким образом, антифрикционно-упрочненный поверхностный слой (АУПС) металла с тонкой текстурой.The processing of the inner cylindrical surfaces (VCP) is as follows. When processing cylinder heads and liners to give them high tribotechnical properties, a solution of antifriction mixture (RLS) is supplied to the treatment zone under pressure, which includes fine powders of antifriction materials, for example, molybdenum disulfide, copper, brass, tin (up to 15%), acetic and hydrofluoric acids, urea, glycerin (up to 70%), water (10%). During translational movement of the mandrel in the contact zone between the surface of the workpiece and the de-intensifying elements as a result of the arising high specific pressures (up to 8000 MPa) and temperatures (up to 1000 ° C), physicochemical reactions occur, diffusion penetration of the elements of antifriction materials deep into the base metal, on the surface workpieces are observed structurally-phase changes, thus forming an anti-friction-hardened surface layer (APS) of metal with a fine texture.

Механизм формирования ЛУПС при дорновании заключается в следующем:The mechanism of LPS formation during burning is as follows:

деформирующий элемент под действием нормальной силы q_рад, внедряется в обрабтываемую поверхность в режиме скольжения со скоростью υ_дорн. Выдавленный деформирующим элементом материал заготовки образует волну внеконтактной деформации но краям очага деформации. В пределах волны поверхностный слой получает прогиб в связи с выпучиванием и сдвигом и испытывает деформацию растяжения с соответствующим его удлинением. В зоне волны формируется активная дислокационная структура с высокими распивающими напряжениями, что увеличивает химическую активность поверхности. Максимальные растягивающие напряжения возникают на гребне волны, и в этом случае химическая активность поверхности еще больше (на порядок) повышается. В этих условиях частицы антифрикционного материала суспензии интенсивно взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью и образуют пленки из антифрикционных материалов. Происходящие при этом реакции подчиняются законам неравновесной термодинамики и приводят к образованию более прочных, чем в обычных условиях, связей между образовавшимися пленками покрытия и основой (заготовкой).a deforming element under the action of a normal force q _rad , is introduced into the machined surface in sliding mode with a speed υ _mandrel . The workpiece material extruded by the deforming element forms a wave of non-contact deformation at the edges of the deformation zone. Within the wave, the surface layer is deflected due to buckling and shear and experiences a tensile strain with its corresponding elongation. An active dislocation structure is formed in the wave zone with high diffusing stresses, which increases the chemical activity of the surface. The maximum tensile stresses arise at the crest of the wave, and in this case, the chemical activity of the surface increases even more (by an order of magnitude). Under these conditions, particles of the antifriction material of the suspension intensively interact with the treated surface and form films of antifriction materials. The reactions occurring in this case obey the laws of nonequilibrium thermodynamics and lead to the formation of stronger bonds than under ordinary conditions between the formed coating films and the base (preform).

В зоне контактирования поверхности заборной части 5 протекают сложные физико-механо-химические процессы между материалом основы и антифрикционными элементами суспензии, подаваемой в область синусоидальной канавки 7, которая обеспечивает разбиение площади контактирования на деформируемые зоны с подаваемой к ним суспензией, под действием следующих технологических факторов обработки, изменяющих условие трения в зоне контакта: натяга на деформирующий элемент дорна, его геометрических элементов (в том числе канавки 7), радиального контактного давления, величины предварительной шероховатости, давления суспензии.In the contact zone of the surface of the intake part 5, complex physical and mechanochemical processes occur between the base material and the antifriction elements of the suspension supplied to the region of the sinusoidal groove 7, which ensures the division of the contact area into deformable zones with the suspension supplied to them, under the influence of the following technological processing factors changing the friction condition in the contact zone: interference on the deforming element of the mandrel, its geometric elements (including grooves 7), radial contact pressure, the provisional value roughness slurry pressure.

В результате данной обработки формируется антифрикционно-упрочненный поверхностный слой толщиной 0,1÷0,3 мм с глубиной проникновения антифрикционных элементов 0,010÷0,025 мм, шероховатость поверхности R_a=0,25÷0,4 мкм, остаточными напряжениями сжатия σ_ост=300÷800 МПа.As a result of this treatment, an antifriction-hardened surface layer with a thickness of 0.1 ÷ 0.3 mm with a penetration depth of antifriction elements of 0.010 ÷ 0.025 mm, a surface roughness R _a = 0.25 ÷ 0.4 μm, and residual compressive stresses σ _ost = 300 ÷ 800 MPa.

Применение данного технического решения улучшает условия смазывания контактирующих поверхностей, снижение коэффициента трения и усилия дорнования, при поверхностной пластической деформации дорнованием, позволяет обраба1ыва1ь длинномерные внутренние цилиндрические поверхности, например отверстий в деталях гидроцилиндров, при этом качество поверхностного слоя не ухудшается. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.The application of this technical solution improves the lubrication conditions of the contacting surfaces, the reduction of the friction coefficient and the burning force, with surface plastic deformation by burning, allows the processing of lengthy internal cylindrical surfaces, for example, holes in the details of hydraulic cylinders, while the quality of the surface layer does not deteriorate. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Claims

Dorn for forming an antifriction hardened surface layer of the hole, comprising a housing with an intake part, radial channels and a groove for supplying a suspension of antifriction powder and a binder, characterized in that the groove is sinusoidal.