RU2191219C2 - Способ борирования винтовых поверхностей деталей - Google Patents

Способ борирования винтовых поверхностей деталей Download PDF

Info

Publication number
RU2191219C2
RU2191219C2 RU2000122191A RU2000122191A RU2191219C2 RU 2191219 C2 RU2191219 C2 RU 2191219C2 RU 2000122191 A RU2000122191 A RU 2000122191A RU 2000122191 A RU2000122191 A RU 2000122191A RU 2191219 C2 RU2191219 C2 RU 2191219C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boron
boronizing
screw
parts
container
Prior art date
Application number
RU2000122191A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2000122191A (ru
Inventor
В.И. Синицын
А.А. Абрамов
А.Г. Астафьев
В.И. Буленков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Иркутское авиационное производственное объединение"
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 Открытое акционерное общество "Иркутское авиационное производственное объединение" filed Critical Открытое акционерное общество "Иркутское авиационное производственное объединение"
Priority to RU2000122191A priority Critical patent/RU2191219C2/ru
Publication of RU2000122191A publication Critical patent/RU2000122191A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2191219C2 publication Critical patent/RU2191219C2/ru

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов в порошковых средах, а именно к борированию винтовых передач, например винтов, червяков и т. п., и может быть использовано в авиационной, судостроительной, автомобильной и других областях промышленности. Задачей данного способа является повышение качества борированного слоя за счет обеспечения интенсификации насыщения впадин поверхности детали и торможения процесса борирования верхних точек поверхности детали. Предложенный способ борирования винтовой поверхности детали состоит в следующем: контейнер и корпус устройства предварительно борируют в насыщающей смеси того же состава, что и детали, затем в каждый корпус устройства устанавливают деталь так, что зазор между наружной винтовой поверхностью детали и корпусом устройства составляет 0,5-1,0 мм, при этом корпус устройства выполнен с отверстиями, равномерно расположенными по осевой линии впадин винтовой поверхности детали. Техническим результатом данного способа является борирование винтовой поверхности детали, регулирование толщины диффузионного слоя, а также его твердости, прочности, износостойкости, коррозионной стойкости. 1 ил.

Description

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов в порошковых средах, а именно к борированию сложных поверхностей деталей винтовых передач, например винтов, червяков и т.п., и может быть использовано в авиационной, судостроительной, автомобильной и других областях промышленности.
Известен способ упрочнения (Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу - Л: ЛЕНИЗДАТ, 1975 г. - 87с.), в котором борирование ведут в герметизированном контейнере в порошковых смесях с карбидом бора.
Недостатком известного способа является хрупкость полученного борированного слоя на сложных поверхностях деталей, невозможность шлифования сложной поверхности после борирования для обеспечения точности размеров из-за возникновения сколов борированного слоя.
Известен также способ химико-термической обработки сталей (Авторское свидетельство СССР, 589285, кл. С 23 С 9/04, 11.07.75) - способ борирования в среде насыщенного эндогаза, в котором используется борсодержащая паста, разведенная 30%-ным раствором клея БФ-6 в ацетоне.
Недостатками известного способа являются сложность процесса, ухудшение безопасности и условий труда термистов, припекание и прилипание частичек смеси к борируемым деталям.
Наиболее близким является известный способ борирования с использованием твердых боровыделяющих веществ. (Рождественская Н. Газовое борирование с использованием твердых боровыделяющих веществ //Реферативный журнал (РЖ). - 1993 г. - 2 - с. 76, статья 2 И572//), в котором борирование стали 45 проводят таким образом, что обрабатываемые детали не контактируют с борирующими средами.
Недостатком известного способа является невозможность получения борированных слоев на сложной поверхности деталей с требуемой толщиной, твердостью и износостойкостью в зависимости от назначения этой поверхности при эксплуатации изделий.
Задачей заявленного способа является повышение качества борированного слоя за счет обеспечения интенсификации насыщения впадин поверхности детали и торможения процесса борирования верхних точек поверхности детали. Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе борирования винтовых поверхностей деталей, включающем приготовление борирующей смеси, загрузку деталей в контейнер с борирующей смесью, его герметизацию, нагрев до температуры насыщения и выдержку в атмосфере насыщающего газа, каждую деталь перед загрузкой в контейнер предварительно устанавливают в корпус устройства, выполненный с отверстиями, равномерно расположенными по осевой линии впадин винтовой поверхности детали, при этом зазор между наружной винтовой поверхностью детали и корпусом устройства, устанавливают 0,5-1 мм.
Существенным отличием изобретения от прототипа является возможность управления процессом борирования за счет использования специального устройства с заданным расположением отверстий в корпусе, позволяющего направлять в заданный объем необходимое количество активной, насыщенной бором газовой среды к контактной поверхности детали.
Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию "новизна".
В отличие от известных технических решений в предложенном способе происходит многокомпонентное борирование сложной поверхности детали: через воздушное пространство между корпусом устройства и поверхностью детали, через отверстия в корпусе, то есть благодаря применению специального устройства с заданными отверстиями, происходит необходимый процесс борирования - бесконтактное диффузионное насыщение бором всей рабочей поверхности детали, с разной интенсивностью процесса борирования впадин и вершин винтовой поверхности, в результате нет перенасыщения бором вершин винтовой поверхности, что исключает их сколы. Указанные признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены и в других технических решениях. Полученный борированный слой позволяет проводить шлифование поверхности и другие виды точной финишной обработки, что способствует изготовлению сложных деталей с необходимыми техническими характеристиками. Предложенный способ борирования винтовых поверхностей деталей осуществляется следующим образом: предварительно борируют в насыщающей смеси контейнер для борирования и корпус устройства, затем в каждый корпус устанавливается деталь, исключая контактирование борируемой поверхности с корпусом устройства, при этом корпус устройства выполнен с отверстиями, равномерно расположенными по осевой линии впадин винтовой поверхности детали. После этого в контейнер для борирования, наполненный борирующей смесью, состоящей из карбида бора, окиси алюминия, калия тетрафторбората или натрия тетрафторбората, помещают устройства с установленными в них деталями. В результате температурного воздействия создается активный газовый поток бора, проникающий через отверстия в устройстве к поверхности детали и насыщающий ее, при этом интенсивность процесса регулируется количеством отверстий, равномерно расположенных по осевой линии впадин винтовой поверхности детали, зазором между вершинами детали и корпусом устройства, изготовленного из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Благодаря зазору между вершинами зуба винтовой поверхности и внутренней поверхностью корпуса специального устройства создают определенные условия для торможения процесса диффузионного насыщения вершин винтовой поверхности, что способствует уменьшению толщины боридного слоя на вершинах, на поверхности, которая не входит в поле зацепления, не контактирует при работе винтовой пары и, соответственно, не требует износостойкости и твердости, но вместе с тем на данной поверхности образуется требуемый борированный слой, который входит в общий сплошной борированный слой на винтовой поверхности и тем самым обеспечивает коррозионную стойкость детали.
Известно устройство для химико-термической обработки деталей (авторское свидетельство СССР, 954506, кл. С 23 С 9/04, 20.08.80), включающее элементы крепления деталей.
Недостатком известного устройства является то, что конструкция устройства не обеспечивает качественное насыщение при химико-термическом упрочнении сложной поверхности винтовых передач.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является известный "Контейнер для термодиффузионного насыщения" (Авторское свидетельство 492596, кл. С 23 С 9/00, 04.09.72), в котором применены перфорированные оправки-магазины для укладки деталей и засыпки полостей оправок легирующим порошком.
Однако случайно расположенные отверстия, неконтролируемая величина зазора между оправками и деталями, а также наличие непосредственного контакта с легирующим порошком не обеспечивают возможности борирования сложных поверхностей деталей и управление процессом с целью получения переменной толщины боридного слоя заданного качества. Непосредственный контакт с борирующей смесью при таком способе борирования также способствует налипанию и припеканию частиц борирующей смеси.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение заданного качества борированного слоя на сложной поверхности детали, исключение сколов на острых кромках детали, припекания насыщающей смеси к обрабатываемой поверхности.
Для достижения названного технического результата в корпусе устройства выполнены отверстия с возможностью обеспечения диффузионного насыщения сложной поверхности детали, например винта, червяка, помещенной внутрь этого корпуса, а деталь установлена посредством крепежных элементов, крышек и зафиксирована втулками с зазором между ее вершинами и внутренним диаметром устройства, при этом диаметр и шаг отверстий подбирается из соотношения:
Dотв.=Кд•Dн.д., мм;
р=Кр•b, мм,
где Dотв. - диаметр отверстий в корпусе, мм;
Кд - коэффициент, устанавливаемый экспериментально;
Dн.д. - наружный диаметр детали, мм;
Кр - коэффициент, устанавливаемый экспериментально;
b - ширина винтовой впадины, мм.
р - шаг расположения отверстий по винтовой линии, мм.
Величина зазора между внутренней поверхностью корпуса устройства и вершинами винтовой поверхности детали принимается с учетом шага винтовой поверхности и диаметра детали и берется в пределах от 0,5-1 мм.
Существенным отличием от прототипа является то, что предложенное устройство для борирования сложных поверхностей деталей позволяет управлять процессом борирования, получать заданные технические характеристики сложной поверхности детали, качество борированного слоя, позволяющего шлифование и другие виды финишной обработки детали.
Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию "новизна". Указанные признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены и в других решениях. На чертеже схематично изображено устройство для борирования сложных поверхностей деталей с установленным в него винтом.
Устройство для борирования винтовых поверхностей деталей, например винта, содержит корпус устройства 1, выполненный с отверстиями 2, равномерно расположенными по осевой линии впадин 3 винтовой поверхности детали 4, крышки 5, закрепленные на торцах корпуса 1 и позволяющие герметизировать внутреннюю полость 6 полой детали 4 для осуществления защиты от насыщения бором, втулки 7, в которые устанавливаются концы детали 4, центрирующие деталь 4 с обеспечением требуемого зазора 8 между вершинами зуба 9 винтовой поверхности и внутренней поверхностью корпуса 1.
Устройство для осуществления способа борирования деталей работает следующим образом: каждую обрабатываемую деталь 4 помещают в корпус 1 устройства, закрепляют с помощью втулок 7 и крышек 5 так, чтобы отверстия 2 равномерно располагались по осевой линии впадин 3 винтовой поверхности детали 4, а между вершинами 9 винтовой поверхности детали 4 и внутренней поверхностью корпуса 1 остался зазор 8, после чего устройство с деталью 4 помещают в подготовленный к борированию контейнер (на чертеже не показан) с насыщающей смесью, засыпают сверху той же смесью и герметизируют контейнер. Герметичный контейнер устанавливается в камерную печь и выдерживается при температуре 1050oС в течение 10-12 часов.
В результате нагрева боросодержащей среды и образования активной газовой фазы атомы бора проникают через отверстия 2 в корпусе 1 устройства и насыщают поверхность детали 4. Расположение отверстий 2 на корпусе 1 относительно поверхности детали 4 обеспечивает интенсификацию насыщения впадин 3 винтовой поверхности и получение твердого, износостойкого борированного слоя (в зоне зацепления винтовой пары), а зазор 8 между корпусом 1 устройства и вершинами 9 поверхности детали при этом обеспечивает торможение насыщению поверхности вершин 9 зуба винтовой поверхности и получение равномерного по всей винтовой поверхности борированного слоя с достаточной прочностью и коррозионной стойкостью. Внутренняя поверхность 6 полой детали (винта) 4 в результате герметизации посредством крышек 4 не борируется.
Пример. Для борирования взяли детали шарико-винтовой пары из жаропрочного сплава ХН45МВТЮБР-ИД и использовали смесь следующего состава:
В4С карбида бора 16%;
AL2О3 окись алюминия 80%;
KBF4 калий тетрафтороборат остальное.
После установки винтов в корпусе устройства последние укладывали в контейнер с выше указанной смесью, контейнер герметизировали и выдерживали в печи при Т=1050oС в течение 12 часов.
Полученный результат был следующим: диффузионный слой в зоне зацепления ~ 0,35 мм, твердость в зоне зацепления 920 HV, поверхность ровная плотная, сколы на острых кромках вершин зуба отсутствуют.
Итак, предложенное техническое решение в результате применения специального устройства обеспечивает интенсификацию насыщения впадин поверхности детали (винта) и торможение процесса борирования верхних точек поверхности детали (винта), а в результате обеспечивается равномерное по толщине насыщение бором всей винтовой поверхности детали, оно позволяет расширить технологические возможности при борировании сложных поверхностей детали: регулировать толщину диффузионного слоя, твердость его, прочность, износостойкость, коррозионную стойкость и т.п.

Claims (1)

  1. Способ борирования винтовых поверхностей деталей, включающий приготовление борирующей смеси, загрузку деталей в контейнер с борирующей смесью, его герметизацию, нагрев до температуры насыщения и выдержку в атмосфере насыщающего газа, отличающийся тем, что каждую деталь перед загрузкой в контейнер предварительно устанавливают в корпус устройства, выполненный с отверстиями, равномерно расположенными по осевой линии впадин винтовой поверхности детали, при этом зазор между наружной винтовой поверхностью детали и корпусом устройства устанавливают 0,5-1 мм.
RU2000122191A 2000-08-21 2000-08-21 Способ борирования винтовых поверхностей деталей RU2191219C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000122191A RU2191219C2 (ru) 2000-08-21 2000-08-21 Способ борирования винтовых поверхностей деталей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000122191A RU2191219C2 (ru) 2000-08-21 2000-08-21 Способ борирования винтовых поверхностей деталей

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000122191A RU2000122191A (ru) 2002-09-27
RU2191219C2 true RU2191219C2 (ru) 2002-10-20

Family

ID=20239443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000122191A RU2191219C2 (ru) 2000-08-21 2000-08-21 Способ борирования винтовых поверхностей деталей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2191219C2 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0242089B1 (en) Method of improving surface wear resistance of a metal component
US4461656A (en) Low temperature hardening of the surface of a ferrous metal workpiece in a fluidized bed furnace
O'Brien et al. Plasma(Ion) Nitriding
Roliński Plasma-assisted nitriding and nitrocarburizing of steel and other ferrous alloys
Belkin et al. Plasma electrolytic boriding of steels and titanium alloys
Zimmerman Boriding (boronizing) of Metals
JPS6111319B2 (ru)
CN1914355A (zh) 金属材料的表面处理方法
RU2191219C2 (ru) Способ борирования винтовых поверхностей деталей
JPS6320908B2 (ru)
JPH0790541A (ja) ガス複合浸透改質方法及び装置
Roliński et al. Nature of surface changes in stamping tools of gray and ductile cast iron during gas and plasma nitrocarburizing
Yamanel Investigation of structural and tribological properties of layers formed in SAE 5140 steel coated with boride powders
RU2622502C1 (ru) Способ скоростного борирования стальной детали
JPS616265A (ja) 表面硬化処理法
RU2684033C1 (ru) Способ и устройство для обработки металлических изделий
RU2463381C1 (ru) Способ карбонитрирования деталей из высокохромистых сталей
JPS6137352B2 (ru)
RU2081936C1 (ru) Способ нанесения многокомпонентного покрытия на стальные изделия
RU60939U1 (ru) Установка для химико-термической обработки изделий
JP4858071B2 (ja) 鋼材の表面処理方法及び表面処理された鋼材
Jamnapara Diffusion in Solids
Teker et al. INVESTIGATION OF SURFACE PROPERTIES AND FeB-Fe2B LAYER FORMATION IN PACK BORONIZING OF CEMENTATION STEEL
Shariff et al. Property enhancement of diffusion borided layers by laser treatment
GB2060711A (en) Processing electrically conductive material by glow discharge

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner