RU181963U1

RU181963U1 - Device for low temperature surface alloying

Info

Publication number: RU181963U1
Application number: RU2018105860U
Authority: RU
Inventors: Евгений Леонидович Колыванов; Николай Павлович Кобелев; Евгений Николаевич Классен; Николай Владимирович Классен; Михаил Михайлович Мышляев; Владимир Владимирович Клубович; Михаил Михайлович Кулак
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2018-07-30

Abstract

Полезная модель относится к области обработки поверхности твердых тел путем упрочнения и легирования, которые используются для улучшения параметров разнообразных твердотельных изделий. Устройство для обработки поверхности обкаткой, где давильным элементам придана возможность перемещений перпендикулярно обрабатываемой поверхности, обкатывающим элементом является шарик, находящийся в камере с легирующей жидкостью, которая при обкатке подается непосредственно в деформируемую шариком зону поверхности. Технический результат заключается в возможности непрерывного нанесения легирующего вещества на обрабатываемую поверхность непосредственно в процессе обкатки.

The utility model relates to the field of surface treatment of solids by hardening and alloying, which are used to improve the parameters of a variety of solid products. A device for surface treatment by rolling, where the pressure elements are given the ability to move perpendicular to the surface to be treated, the rolling element is a ball located in a chamber with alloying liquid, which, when running, is supplied directly to the surface area deformed by the ball. The technical result consists in the possibility of continuous application of the alloying substance on the surface to be treated directly during the break-in process.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области обработки поверхности твердых тел, которая широко используется во многих технологических направлениях для получения изделий с заданными свойствами путем модифицирования структуры и состава приповерхностного слоя посредством деформации и внедрения инородных веществ определенной природы. За счет этого могут быть регулируемым образом изменены твердость, механическая прочность, антикоррозионная стойкость, электропроводность, показатель преломления и т.д.The proposed utility model relates to the field of surface treatment of solids, which is widely used in many technological areas to obtain products with desired properties by modifying the structure and composition of the surface layer by deformation and the introduction of foreign substances of a certain nature. Due to this, hardness, mechanical strength, corrosion resistance, electrical conductivity, refractive index, etc. can be changed in an adjustable manner.

Известны технологические приемы, применяемые для повышения механической и антикоррозионной прочности стальных изделий путем их поверхностного легирования углеродом (цементация), азотом (азотирование), смесью углерода и азота (цианирование), алюминием (алитирование). Общим недостатком этих приемов, требующим использования стационарных цеховых условий, является необходимость проведения этих процессов при существенно повышенных температурах. (Г.П. Фетисов и др. «Материаловедение и технология материалов», М., Высш. Шк., 2000, 638 с, Приходько В.М. и др. «Металлофизические основы упрочняющих технологий», М. Машиностроение, 2003, 384 с.).Known technological methods used to increase the mechanical and anticorrosive strength of steel products by surface alloying with carbon (cementation), nitrogen (nitriding), a mixture of carbon and nitrogen (cyanidation), aluminum (alification). A common drawback of these techniques, requiring the use of stationary workshop conditions, is the need to conduct these processes at substantially elevated temperatures. (G.P. Fetisov et al. “Material Science and Technology of Materials”, M., Higher. Shk., 2000, 638 s., Prikhodko V.M. et al. “Metallophysical Foundations of Hardening Technologies”, M. Mechanical Engineering, 2003, 384 p.).

Известны технологические приемы шариковой и роликовой обкатки металлических изделий, приводящие к выглаживанию, механическому и химическому упрочнению поверхности металлических изделий [Справочник технолога - машиностроителя под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, том 2, глава 6, Особенности структуры и свойств поверхности металлов, подвергнутых деформационной полировке // Материаловедение, 2013, в.11, с. 51 - 57). Недостатками приведенных схем являются низкая производительность по площади обработки поверхности за единицу времени ввиду малого количества обрабатывающих роликов или шариков и ограниченность форм обрабатываемой поверхности ввиду жесткого крепления обрабатывающего инструмента.Known technological methods for ball and roller rolling of metal products, leading to smoothing, mechanical and chemical hardening of the surface of metal products [Handbook technologist - machine builder, ed. A.G. Kosilova, R.K. Meshcheryakova, volume 2, chapter 6, Features of the structure and surface properties of metals subjected to deformation polishing // Materials Science, 2013, v.11, p. 51 - 57). The disadvantages of the above schemes are low productivity per surface treatment area per unit time due to the small number of machining rollers or balls and the limited shape of the machined surface due to the rigid fastening of the machining tool.

Известен патент СССР №820982 «Устройство для обкатки цилиндрических поверхностей», авторы В.А. Рудов, А.Б. Файнштейн, Е.Г. Вайсман, опубликован 15.04.1981, Бюллетень №14. Устройство для обкатки цилиндрических поверхностей содержит смонтированные в корпусе оправку, сепаратор с давильными элементами, механизмы регулировки радиального перемещения давильных элементов, при этом каждый давильный элемент выполнен в виде фасонного ролика и жестко соединенного с ним хвостовика, установленного с возможностью вращения вместе с корпусом, размещенного в пазах сепаратора. Так как это устройство эффективнее других реализует возможности обработки обкаткой, в данной заявке оно принимается за прототип.Known USSR patent No. 820982 "Device for running in cylindrical surfaces", the authors V.A. Rudov, A.B. Feinstein, E.G. Weissman, published April 15, 1981, Bulletin No. 14. A device for rolling in cylindrical surfaces comprises a mandrel mounted in the housing, a separator with pressure elements, mechanisms for adjusting the radial movement of the pressure elements, each pressure element being made in the form of a shaped roller and a shaft rigidly connected to it, rotatably mounted together with the housing, located in grooves of the separator. Since this device more effectively than others implements the processing capabilities of the run-in, in this application it is taken as a prototype.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности непрерывной подачи легирующего состава в приконтактную область между обкатывающим шариком и обрабатываемой поверхностью.The disadvantage of this device is the inability to continuously supply the alloying composition to the contact area between the rolling ball and the workpiece.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в возможности непрерывного нанесения легирующего вещества на обрабатываемую поверхность непосредственно в процессе обкатки.The technical result, which the utility model aims to achieve, is the possibility of continuous application of the alloying substance to the surface to be treated directly during the break-in process.

Для достижения технического результата устройство содержит конструкцию для обкатки поверхностей с давильными элементами, снабженное механизмом регулировки перемещения давильных элементов перпендикулярно средней плоскости обрабатываемой поверхности и механизмом их вращательного и возвратно-поступательного перемещения вдоль этой поверхности, часть давильного элемента, непосредственно обкатывающая поверхность, выполнена в виде камеры, в которую заливается жидкость с легирующим веществом, а выходное отверстие камеры, обращенное в сторону обкатываемой поверхности, закрыто прижимаемым регулируемой пружиной к этому отверстию изнутри шариком большего диаметра.To achieve a technical result, the device comprises a structure for rolling surfaces with pressure elements, equipped with a mechanism for adjusting the movement of pressure elements perpendicular to the middle plane of the work surface and a mechanism for their rotational and reciprocal movement along this surface, the part of the pressure element directly rolling around the surface is made in the form of a camera into which liquid with an alloying substance is poured, and the outlet of the chamber facing thoron obkatyvali surface pressed by the adjustable spring closed to this opening from the inside ball of larger diameter.

В наших экспериментах показано, что шариковая обкатка поверхности с подачей в приконтактную область между шариком и обрабатываемой поверхностью жидких композиций, содержащих вещества, предназначенные для легирования, позволяет внедрять эти вещества при комнатной температуре на глубины приповерхностного слоя, на несколько порядков превышающие расстояния, соответствующие диффузионному легированию.In our experiments, it was shown that ball run-in of the surface with liquid compositions containing substances intended for doping being introduced into the contact area between the ball and the surface to be treated allows these substances to be introduced at room temperature to depths of the surface layer several orders of magnitude greater than the distances corresponding to diffusion alloying .

На фиг. 1 представлен обкаточный узел, где 1 - обкатывающий шарик, 2 -камера для жидкости, содержащая поставляемую в приконтактную зону жидкость с легирующим компонентом, 3 - винт, регулирующий степень прижатия шарика к выходному отверстию, 4 - несущий корпус обкаточного узла, 5 - отверстие для заливки легирующей жидкости в камеру 2,6- втулка с резьбой, обеспечивающая вместе с прижимным винтом 4 необходимую величину прижатия шарика к выходному отверстию камеры с легирующей жидкостью. Данный обкаточный узел с обкатывающим шариком, обеспечивающий подачу легирующего компонента в зону контакта, устанавливается на обкаточное устройство, схема которого приведена на фиг. 2. Обкатывающее устройство по такой схеме способно обеспечить обкатку поверхностей 7 с широким диапазоном расстояний от обрабатывающего инструмента за счет того, что обкаточные узлы с обкатывающими шариками закреплены не жестко, а имеют возможность перемещаться перпендикулярно средней плоскости обрабатываемой поверхности 7. Это достигается тем, что обкаточные узлы с обкатывающими и одновременно легирующими шариками 1, установленными в корпусах 4, установленными в трубках 8, имеют возможность осевых перемещений в телескопических втулках 9. Базовая камера 10 выполняет следующие функции: к ней крепятся телескопические втулки 9, вставленные в которые подвижные трубки 8 обеспечивают прижатие закрепленных в них обкаточных шариков 1 к обрабатываемой поверхности 7 за счет гидравлического давления 11, создаваемого в базовой камере 10 внешним источником. Необходимые для обкаточно-легирующего воздействия движения шариков 1 создаются комбинацией вращательных и возвратно-поступательных перемещений базовой камеры 10 параллельно средней плоскости обрабатываемой поверхности. Соотношение между скоростями и амплитудами вращательного и возвратно-поступательного движений 12 камеры 10, а также гидравлическое давление в ней 11 определяются в зависимости от характера обрабатываемого материала и макроскопической формы поверхности.In FIG. 1 shows a break-in assembly, where 1 is a break-in ball, 2 is a fluid chamber containing liquid supplied with the alloying component to the contact zone, 3 is a screw that regulates the degree of pressure of the ball against the outlet, 4 is the support body of the break-in assembly, 5 is the hole for pouring the alloying liquid into the chamber; 2.6- threaded sleeve, providing together with the clamping screw 4 the necessary amount of pressing the ball to the outlet of the chamber with the alloying liquid. This break-in unit with a break-in ball, which supplies the alloying component to the contact zone, is installed on the break-in device, the circuit of which is shown in FIG. 2. A break-in device according to this scheme is able to run-in surfaces 7 with a wide range of distances from the processing tool due to the fact that the break-in units with break-in balls are not rigidly fixed, but have the ability to move perpendicular to the middle plane of the work surface 7. This is achieved by the break-in nodes with rolling and at the same time alloying balls 1 installed in housings 4 installed in tubes 8 have the possibility of axial movements in the telescopic sleeve 9. Basic camera 10 performs the following functions: attached thereto telescopic sleeve 9 are inserted in the movable tube 8 provides the pressing roller burnishing embodied therein 1 beads to the surface 7 by the hydraulic pressure 11 generated in the base chamber 10 by an external source. The movements of the balls 1 necessary for the break-in-alloying effect are created by a combination of rotational and reciprocal movements of the base chamber 10 parallel to the middle plane of the surface to be treated. The ratio between the speeds and amplitudes of the rotational and reciprocating movements 12 of the chamber 10, as well as the hydraulic pressure in it 11 are determined depending on the nature of the processed material and the macroscopic shape of the surface.

Заявленное устройство работает таким образом:The claimed device works in this way:

Базовая камера 10 прикреплена к внешнему механизму, выполняющему следующие функции: прижимает базовую камеру к обрабатываемой конструкции, создает в базовой камере гидравлическое давление 11 так, чтобы обеспечить прижатие обрабатывающих шариков к обрабатываемой поверхности с усилиями, соответствующими технологическим требованиям, обеспечивает вращательное и возвратно-поступательное движение 12 базовой камеры относительно средней плоскости обрабатываемой поверхности со скоростями и амплитудами, соответствующими технологическим требованиям. Обкатывающие шарики 1, установленные в камерах для жидкости 2, содержащих жидкость с легирующими компонентами, будучи прижимаемыми к обрабатываемой поверхности 7, перемещаются вдоль нее за счет возвратно-поступательных и вращательных движений 12 базовой камеры 10 и за счет своего вращения переносят жидкость с легирующими компонентами в приконтактную зону между шариком и обрабатываемой поверхностью. Посредством локального деформирования приконтактной области легирующие компоненты внедряются в приповерхностный слой, производя его легирование.The base chamber 10 is attached to an external mechanism that performs the following functions: presses the base chamber against the structure being processed, creates a hydraulic pressure 11 in the base chamber so as to ensure that the processing balls are pressed against the surface to be machined with forces corresponding to the technological requirements, provides rotational and reciprocal motion 12 of the base chamber relative to the middle plane of the surface to be treated with speeds and amplitudes corresponding to technological requirements to battles. Break-in balls 1 installed in liquid chambers 2 containing liquid with alloying components, being pressed against the surface 7 to be processed, move along it due to reciprocating and rotational movements 12 of base chamber 10 and, due to their rotation, transfer liquid with alloying components to the contact area between the ball and the work surface. Through local deformation of the near-contact region, the alloying components are introduced into the surface layer, doping it.

Claims

A device for low-temperature surface alloying containing pressure elements for rolling surfaces installed in the base chamber, a mechanism for adjusting the movement of pressure elements perpendicular to the middle plane of the work surface with an adjustable clamping spring and a mechanism for their rotational and reciprocating movement along this surface, characterized in that the pressure the element for rolling in the surface is made in the form of a chamber for a liquid with an alloying substance and a rolling sha an outlet covering the inside of the outlet opening of the said chamber by pressing it with an adjustable spring to the outlet, the diameter of which is larger than the diameter of the outlet of the said chamber.