RU2287615C2 - Неабразивные среды с ускоренными химическими процессами - Google Patents

Неабразивные среды с ускоренными химическими процессами Download PDF

Info

Publication number
RU2287615C2
RU2287615C2 RU2003124647/02A RU2003124647A RU2287615C2 RU 2287615 C2 RU2287615 C2 RU 2287615C2 RU 2003124647/02 A RU2003124647/02 A RU 2003124647/02A RU 2003124647 A RU2003124647 A RU 2003124647A RU 2287615 C2 RU2287615 C2 RU 2287615C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chemical solution
finishing
metal product
abrasive
item
Prior art date
Application number
RU2003124647/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003124647A (ru
Inventor
Джерри Двэйн ХОЛЛАНД (US)
Джерри Двэйн ХОЛЛАНД
Марк МИЧОД (US)
Марк МИЧОД
Майкл Пол САЛЕРНО (US)
Майкл Пол САЛЕРНО
Гари СРОКА (US)
Гари СРОКА
Лэйн Уилль м УИНКЕЛМАНН (US)
Лэйн Уилльям УИНКЕЛМАНН
Original Assignee
Рем Текнолоджиз, Инк.
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 Рем Текнолоджиз, Инк. filed Critical Рем Текнолоджиз, Инк.
Publication of RU2003124647A publication Critical patent/RU2003124647A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2287615C2 publication Critical patent/RU2287615C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B29/00—Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/06—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving oscillating or vibrating containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/12—Accessories; Protective equipment or safety devices; Installations for exhaustion of dust or for sound absorption specially adapted for machines covered by group B24B31/00
    • B24B31/14—Abrading-bodies specially designed for tumbling apparatus, e.g. abrading-balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

Изобретение относится к полировке поверхностей металлических изделий для косметических целей и/или для целей механического функционирования. Способ чистовой обработки металлического изделия включает в себя стадии помещения металлического изделия в вибрационное устройство для чистовой обработки в сочетании с химическим раствором, способным к взаимодействию с поверхностью металлического изделия с формированием воронения на поверхности металлического изделия, и неабразивной пластиковой средой или неабразивной металлической средой, которая не реагирует с химическим раствором и является способной к суперфинишированию металлического изделия, а также встряхивание металлического изделия, неабразивной пластиковой среды и химического раствора в вибрационном устройстве для чистовой обработки так, чтобы неабразивная пластиковая среда могла удалять воронение с поверхности металлического изделия, тем самым полируя поверхность металлического изделия, непосредственно после чего воронение формируется повторно взаимодействием между металлическим изделием и химическим раствором для дальнейшего полирования с помощью неабразивной пластиковой среды. Технический результат: суперфиниширование металлических поверхностей до зеркального глянца и обеспечение изотропной чистоты поверхности. 3 н. и 35 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область изобретения и уровень техники
Настоящее изобретение относится к полировке поверхностей металлических изделий для косметических целей и/или для целей механического функционирования, так что поверхность этих изделий является изотропной, суперфинишированной и блестящей на вид. Настоящее изобретение охватывает как способ полирования этих поверхностей, так и новые изделия, которые получаются в результате осуществления настоящего способа. Полированные поверхности, получаемые с помощью настоящего изобретения, могут обеспечить улучшенные рабочие характеристики обработанных деталей.
Существуют разнообразные металлические изделия, для которых штрихи (углубления) после механической обработки/шлифовки представляют собой проблему. Примеры механических деталей с критически важными рабочими поверхностями включают в себя шпонки, коленчатые валы, кулачковые валы, подшипники, шестерни, соединительные детали и цапфы. Для этих деталей плохие рабочие характеристики контактирующих поверхностей, вызываемые штрихами после механической обработки, могут увеличить трение, изгибающий момент, шум, вибрацию, рабочую температуру, а также ухудшить смазывающую способность и отрицательно влиять на количество отказов в областях износа, истирания, пластической деформации и контактного износа и/или изгибного износа. Для шестерен или других деталей, помещенных в окружение с высокими требованиями, такое как привод трансмиссии вертолета или гоночного автомобиля, устойчивость к этим типам отказов в результате определяет время использования изделия.
Критически важные поверхности (включая области углублений), как правило, полируются с помощью различных машинных (механических) способов шлифования/полирования. Но эти способы имеют множество недостатков. Для изделий сложных форм инструменты для машинного шлифования являются очень дорогими, требуют опытных операторов и подвергаются излишнему износу. Металлические детали, имеющие HRC (твердость по шкале С Роквелла) приблизительно 42 и выше, не очень подходят для этих технологий. Машинное шлифование часто приводит к возникновению шлифовочных штрихов, расположенных в одном направлении и может отрицательно влиять на тепловую обработку металлической поверхности, создавая области возможных отказов. Наконец, машинное шлифование поверхности осуществляется часть за частью и по этой причине страдает от проблем, связанных с воспроизводимостью и однородностью.
REM Chemicals, Inc. разработала и описала в своих патентах технологии, которые полируют металлические детали на базе промышленного способа до гладкой и блестящей поверхности. Эти технологии используются коммерчески в течение многих лет, и их конечное применение направлено, прежде всего, на внешний вид детали, а не на ее механические характеристики. С этой точки зрения, патент США №4491500, принадлежащий REM, описывает усовершенствование традиционных массовых способов чистовой обработки, в которых определенные химические вещества добавляются к массовому устройству для чистовой обработки (такому как вибрационный чашеобразный бункер или галтовочный барабан) в сочетании с керамическими телами или частицами (называемыми "средами") и одной или несколькими металлическими обрабатываемыми деталями. Указанные химические вещества являются умеренно реакционно-способными по отношению к металлу, образуя на поверхности мягкое покрытие (называемое "воронением"), которое удаляется путем вибрационной обработки с указанными средами. Получаемая поверхность является гладкой и блестящей. Среды, используемые в патенте '500, являются абразивными, то есть они (по сравнению со средне- или неабразивными средами) более быстро деградируют во время процесса чистовой обработки.
Патент США №4818333, принадлежащий фирме REM, описывает усовершенствование способа по патенту 4491500. Этот патент описывает использование вместе с химическими веществами керамических сред, которые имеют плотность в по меньшей мере 2,75 г/см3 и которые являются сравнительно свободными от абразивных крупных частиц, которые, как правило, находятся в средах для вибрационной чистовой обработки. Пригодные для использования среды, определяемые в этом патенте, включают в себя керамику из окиси кремния и окиси алюминия в сочетании с другими оксидами металлов. Формула изобретения в этом патенте характеризует эти среды на основе процента потери массы, когда они используются в вибрационном чашеобразном бункере для чистовой обработки при определенных, заранее выбранных условиях.
Ни один из патентов, принадлежащих фирме REM, не определяет какого-либо улучшения механических рабочих характеристик изделий, прошедших чистовую обработку с помощью описываемых в них способов. Тем не менее, фирма REM продемонстрировала, что шестерни, подшипники и другие изделия, обработанные в соответствии с патентами 4491500 и 4818333, могут положительно отличаться значительным улучшением рабочих характеристик. Причем фирма REM коммерчески использует способы согласно этим патентам для этой цели. Например, патент США № 5503481 описывает использование способа по патенту 4818333 для получения изотропной поверхности на подшипниках, тем самым этим деталям придавая большее время использования с точки зрения усталости. Однако среды, используемые в патентах 4491500 и 4818333, не являются идеально приспособленными для процессов чистовой обработки, имеющих целью усовершенствование механических рабочих характеристик. Среды согласно патенту 4818333 имеют среднее значение твердости по Виккерсу (diamond pyramid hardness, DPH) в по меньшей мере 890, и по этой причине они придают механическую текстуру поверхностям изделий, которые с ними соприкасаются. Хотя настоящее изобретение также является применимым для косметической чистовой обработки, это изобретение направлено в большей степени на решение проблемы твердости сред путем использования сред (таких как металлы и/или пластик), которые являются более мягкими, но еще неабразивными.
Более мягкие неабразивные среды использовались ранее коммерчески для полировки металлических поверхностей. Например, способ ABRIL использует среды на основе цинка, но в сочетании с абразивным соединением.
Фирма REM более чем за год до подачи настоящей заявки осуществила коммерческое использование определенных пластиковых абразивных сред в сочетании с реакционно-способными химическими веществами для чистовой обработки деталей из латуни и нержавеющей стали. Но с помощью этих способов получали поверхности со значением Ra (6-10 микродюймов), которое является недостаточным для зеркального глянца или для сверхтонкой обработки, называемой также суперфинишированием. С помощью способов, описанных здесь, фирма REM имеет возможность для суперфиниширования металлических изделий до превосходной изотропной поверхности.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение включает в себя способ, который обеспечивает суперфиниширование металлических поверхностей до зеркального глянца и изотропной чистовой поверхности. Этот способ, в целом, включает в себя стадию помещения изделия (изделий) в вибрационный чашеобразный бункер для чистовой обработки в сочетании с неабразивной средой и с химическим раствором, способным к взаимодействию с поверхностью указанного металлического изделия, с преобразованием ее в более мягкую форму. Затем эти материалы встряхиваются (подвергаются вибрации) в течение времени, достаточного для придания изделию желаемой поверхности. В одном из вариантов воплощения настоящего изобретения неабразивная среда представляет собой пластиковую среду. В другом варианте воплощения среда представляет собой металл. Предпочтительно, среды не являются в значительной степени реагирующими с химическим раствором.
Использование металлических или пластиковых сред дает несколько преимуществ по сравнению со способами, описанными в патентах 4491500, 5503481 и 4818333. Как указано выше, эти среды являются более мягкими, и по этой причине они менее склонны к механическому текстурированию обрабатываемой поверхности. В дополнение к этому, пластиковые и металлические материалы более легко формуются (по сравнению с керамикой) для получения конкретных форм и размеров, что является важным при чистовой обработке деталей различных форм и размеров. Способ по настоящему изобретению иллюстрируется в ряде примеров, которые следуют далее. Эти примеры иллюстрируют и другие варианты воплощения настоящего изобретения, в частности, в них описываются изделия, обработанные с использованием этих способов.
Определения
Следующие определения используются для описания и/или определения формулы настоящего изобретения:
"Ra" (или среднеарифметическая шероховатость) определяется и измеряется в соответствии со стандартом ISO 4287, который является таким же, как и стандарт DIN 4768.
Rmax (или максимальная глубина шероховатостей) определяется и измеряется в соответствии со стандартом DIN 4768.
"Суперфинишированная поверхность" представляет собой такую, которая имеет значение Ra, равное или меньшее, чем 2,5 микродюйма.
"Изотропная поверхность" представляет собой такую, которая по существу не имеет ориентации своих поверхностных нерегулярностей.
"Среды" представляют собой твердые тела (частицы), помещенные в вибрационный чашеобразный бункер для чистовой обработки и иные, чем изделия, которые должны подвергаться чистовой обработке.
"Зеркальный глянец" представляет собой свойство поверхности, при котором вы может видеть четкое отражение от объекта.
"Неабразивные" среды представляют собой среды, которые при предполагаемом наборе условий обработки будут терять менее 0,1% от их массы в час и которые обеспечивают получение определенных условий суперфинишированной поверхности.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, поверхности образца из стали 4140 с HRC приблизительно 43-45, подвергнутого чистовой обработке с использованием способа согласно патенту 4818333, принадлежащему фирме REM (фиг.1(а)), и с использованием способа по настоящему изобретению, осуществляемому с помощью пластиковой среды (фиг.1(b)) и среды из нержавеющей стали (фиг.1(с)).
Описание иллюстративных вариантов воплощения
Настоящее изобретение предусматривает способ получения суперфинишированных, изотропных поверхностей металлических изделий с зеркальным глянцем. Металлические изделия представляют собой изделия, подвергнутые машинной обработке с помощью обычных способов, которые хорошо известны в данной области техники. В качестве типичной конечной стадии изготовления изделие суперфинишируется до изотропной чистовой обработки с зеркальным глянцем. Процедура для осуществления этого описывается ниже.
Процедура чистовой обработки
Суперфинишированная, изотропная поверхность может быть получена на металлическом изделии с помощью значительной и новой модификации способов, описанных в патентах США №№4818333, 4491500 и 5503481.
а. Вибрационный чашеобразный бункер
Изотропные поверхности могут быть получены с использованием обычного устройства для вибрационной чистовой обработки того типа, который описан в патентах 5503481, 4491500 и 4818333. Устройство может работать при 800-1500 оборотов в минуту с амплитудой от 1 до 8 миллиметров. Патент 4818333 определяет амплитуду в 2-4 миллиметра как предпочтительную. Во время работы химический раствор может добавляться на проточной основе, так что непрерывно вводится свежий раствор, а использованный раствор непрерывно откачивается и сбрасывается. Этот раствор может вводиться со скоростью 0,25-0,4 галлона в час на кубический фут объема вибрационного устройства (0,033-0,053 литра в час на литр объема вибрационного устройства). Работа оборудования с течением времени будет генерировать тепло, что, как правило, повышает температуру вибрационной системы (среды, раствора и деталей) примерно до 35 градусов Цельсия.
b. Среды
Настоящее изобретение достигает улучшенных результатов по чистовой обработке металла (по сравнению со способами, описанными в патентах 4818333, 4491500 и 5503481, принадлежащих фирме REM) путем использования различных сред и способов химической обработки, которые являются совместимыми с этими средами. В одном из вариантов воплощения настоящего изобретения среды состоят из пластика, который является неабразивным при условиях работы вибрационного чашеобразного бункера. Эти среды предпочтительно имеют твердость приблизительно 57 по шкале Баркола и являются "мягкими", по сравнению с керамическими средами, описанными в патенте 4818333, принадлежащем фирме REM. При условиях химической обработки, описанных ниже, эти мягкие, пластиковые среды обеспечивают лучшую обработку поверхности, чем это достигается с использованием керамических сред из патента 4818333, принадлежащего фирме REM. Один из примеров пригодных для использования (и коммерчески доступных) пластиковых сред представляет собой продукт TROWALPLAST РР, продаваемый Walther Trowal, Ltd. Эти среды состоят из 50% (массовых) окиси алюминия, связанной с полимером на основе ненасыщенного сложного полиэфира. Они имеют плотность примерно 1,8 г/см3 и размер кристаллов менее 0,9 мм.
В другом варианте воплощения настоящего изобретения среды состоят из металла, который в условиях химической обработки является инертным. Один из таких материалов, который является совместимым со способами химической обработки, описанными ниже, представляет собой нержавеющую сталь сорта 302 согласно AISI. Эти среды являются доступными от различных поставщиков в разнообразных формах и размерах. Фирма Abbott Ball является одним из поставщиков таких сред. При использовании этих сред может оказаться необходимым применение вибрационных чашеобразных бункеров, обладающих большей массовой емкостью в отношении вводимых в них материалов, чем в обычных способах.
с. Химический раствор
Химические растворы, пригодные для использования в настоящем изобретении, в целом описаны в патентах 4491500 и 4818333, принадлежащих фирме REM. Химический раствор взаимодействует с металлом обрабатываемых изделий, оставляя на поверхности мягкое покрытие из продукта реакции ("воронение"). Реакционно-способные химические вещества, используемые в этих растворах, могут включать в себя фосфорную кислоту или фосфаты, сульфаминовую кислоту, щавелевую кислоту или оксалаты, серную кислоту или сульфаты, хромовую кислоту или хроматы, бикарбонаты, жирные кислоты или соли жирных кислот или смеси этих материалов. Раствор может также содержать активатор или ускоритель, такой как фосфаты цинка, магния, железа и тому подобное, а также неорганические или органические окислители, такие как пероксиды, мета-нитробензол, хлоратные, хлоритные, персульфатные, нитратные и нитритные соединения.
Различные химические растворы, пригодные для использования в настоящем изобретении, продаются фирмой REM Chemicals, Inc. Эти растворы включают в себя следующие компоненты: кислоты/соли в диапазоне массовых процентов приблизительно 15-45%, промоторы в пределах 1 массового % и окислители в пределах от 0 до 15 массовых %. Конкретные препараты, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают в себя следующие продукты REM:
1. FERROMIL® FML 575 IFP - кислотный водный раствор, который содержит смесь неорганических фосфатов с соответствующим окислителем и поверхностно-активным веществом.
2. FERROMIL® VII AERO-700 - водный раствор органической кислоты (например, щавелевой кислоты) с соответствующим поверхностно-активным веществом и ингибитором.
3. REM® COPPERMIL 7 - кислотный водный раствор, который содержит перекись водорода и соответствующий ингибитор.
Эти препараты продаются в виде концентрата, который должен быть разбавлен водой для получения химического раствора, который будет введен в чашеобразный бункер. При типичных разбавлениях концентрат вводят в количестве 5-80 объемных % от всего раствора.
После этой обработки часто является желательным введение второго раствора в вибрационный чашеобразный бункер для отделочной полировки металлических изделий. Один из пригодных для стали отделочных полировальных растворов продается фирмой REM Chemicals, Inc. под наименованием FERROMIL® FBC-218. Этот раствор содержит комплекс неорганического фосфата и соответствующее поверхностно-активное вещество. Отделочный полировальный препарат REM® COPPERMIL CBC-235 продается REM Chemicals, Inc. и является пригодным для латуни. Он представляет собой продукт на основе водного раствора фосфорной кислоты, который также содержит соответствующие поверхностно-активные вещества и ингибиторы.
Настоящее изобретение обеспечивает изотропную поверхность путем уравновешивания скоростей образования и удаления воронения. Если воронение будет слишком твердым, тогда не будет хватать энергии для его удаления, и поэтому эффективное полирование прекращается. Если воронение будет слишком мягким, тогда процесс будет создавать поверхность, которая является текстурированной. Характеристики воронения являются также важными для достижения однородной чистовой обработки, которая будет оставлять размеры деталей в пределах заданных допусков после того, когда процесс завершится. Ниже приводится ряд примерных условий процесса, когда достигается такое уравновешивание.
Далее следуют рабочие примеры настоящего изобретения в сравнении со способом, описанным в патенте 4818333, принадлежащем фирме REM:
Пример 1 (Сравнение)
Опытный образец стали SAE 4140 с HRC 43-45 и разводной гаечный ключ с HRC 42-45 подвергаются чистовой обработке в соответствии со способом, описанным в патенте 4818333, принадлежащем фирме REM.
Используется вибрационный чашеобразный бункер Sweco объемом десять кубических футов при угле наклона 60 градусов и с амплитудой вибрации 4,0 мм. Среды представляют собой FERROMIL® Media #9 (доступны от REM), композиция которых описана как "Media С" в патенте 4818333, принадлежащем REM. Эти среды используются в виде конусов в 3/4 дюйма. Химический раствор представляет собой FERROMIL® FML-575 IFP, описанный выше, который поддерживается при концентрации 12,5 объемных % в течение 6,75 часа и расходе 3,75 галлона/час. Затем детали подвергают отделочной полировке путем введения раствора FERROMIL® FBC-218 (описанного выше), поддерживающегося при концентрации 1 объемный % и протекающего при расходе 24 галлона/час, в течение 4-часового периода. Чашеобразный бункер загружается 20 квадратными футами бруска из стали 4140 с HRC 43-45.
Опытный образец из стали имеет исходное значение Ra=23,4 (микродюймов, как и все значения для Ra и Rmax, приводимые здесь) и исходное значение Rmax=200 согласно измерениям с использованием профилометра. После обработки образец имеет значение Ra=1,46, значение Rmax=13,7 и внешний вид со средним зеркальным глянцем. Фиг.1(а) показывает, что FERROMIL® Media #9 приводит к получению после чистовой обработки сильно текстурированной конечной поверхности для опытного образца из стали 4140 с HRC 43-45.
Разводной гаечный ключ выглядит как не вполне прошедший чистовую обработку, имея остаточное воронение на надписи, вдоль областей выступов по краю рукоятки и по всей длине рукоятки. Измерения шероховатости проводились с использованием Model MP4i Perthometer, изготовленного Mahr, вдоль длины следа 0,06 дюйма с Гауссовым фильтром.
Пример 2 - чистовая обработка с помощью пластиковых сред
Опытный образец из стали SAE 4140 с HRC 43-45 и разводной гаечный ключ с HRC 42-45 подвергаются чистовой обработке в соответствии с одним из вариантов воплощения настоящего изобретения.
Используется вибрационный чашеобразный бункер Sweco объемом десять кубических футов при угле наклона 60 градусов и с амплитудой вибрации 4,0 мм. Среды представляют собой среды TROWALPLAST РР от Walther Trowal, которые описываются выше. Эти среды используются в форме 19-мм конусов. Химический раствор представляет собой FERROMIL® FML-575 IFP, описанный выше, который поддерживается при концентрации 12,5 объемных % в течение 6,75 часа и расходе 3,75 галлона/час. Затем детали подвергают отделочной полировке путем введения раствора FERROMIL® FBC-218 (описанного выше), поддерживающегося при концентрации 1 объемный % и протекающего при расходе 24 галлон/час в течение 4-часового периода. Чашеобразный бункер загружается 20 квадратными футами бруска из стали 4140 с HRC 43-45.
Опытный образец из стали имеет исходное значение Ra=20,3 и исходное значение Rmax=230 согласно измерениям с использованием профилометра. После обработки, образец имеет значение Ra=0,49 и значение Rmax=7,32. В своем конечном виде образец имеет превосходный зеркальный глянец, то есть его поверхность отражает как зеркало. Фиг.1 (b) показывает, что среды TROWALPLAST РР приводят к получению после чистовой обработки значительно превосходящей по качеству поверхности для образца стали 4140 с HRC 43-45 по сравнению с фиг.1(а), полученной с использованием FERROMIL® Media #9.
Разводной гаечный ключ также имеет лучшую поверхность после чистовой обработки, чем та, которая получена в примере 1. Не существует остаточного воронения на выступах по краю рукоятки или на выступающей надписи. Конечная поверхность является превосходной по сравнению с той, которая получается с использованием способа согласно патенту 4818333 (пример 1).
Пример 3 - Чистовая обработка с помощью сред из нержавеющей стали
Закаленный опытный образец из стали 8620 и шестерня подвергаются чистовой обработке в соответствии с другим вариантом воплощения настоящего изобретения.
Используется вибрационный чашеобразный бункер Vibra Finish of Canada объемом четыре кубических фута при угле наклона 60 градусов и с амплитудой вибрации 4,5 мм. Среды представляют собой нержавеющую сталь сорта 302, введенную в виде смеси 20 масс.% иголок с размерами 3/32 дюйма × 3/8 дюйма; 40 масс.% раскосов размером 1/8 дюйма; 40 масс.% конусов с закругленным основанием размером 3/16 дюйма. Химический раствор представляет собой FERROMIL® VII AERO-700, описанный выше, который поддерживается при концентрации 75 объемных % в течение 8,0 часов и при расходе 2,5 галлона/час. Затем детали подвергают отделочной полировке путем введения раствора FERROMIL® FBC-218 (описанного выше), поддерживающегося при концентрации 1 объемный % и протекающего при расходе 20 галлонов/час в течение 4-часового периода. В этом примере чашеобразный бункер загружается 20 квадратными футами бруска из стали 8620 с HRC 58-60. Шестерня (углеродистая сталь Webster 8620, 20 зубьев, 8-диаметральный шаг и угол давления 25°) имеет радиус зуба приблизительно 0,0469 дюйма.
Опытный образец стали имеет исходное значение Ra=29,8 и исходное значение Rmax=262 согласно измерениям с использованием профилометра. После обработки опытные образцы имеют значение Ra=1,95 и значение Rmax=24,4. В своем конечном виде опытный образец имеет средний зеркальный глянец.
Боковая поверхность зубцов шестерни имеет исходное значение Ra=41,0 и исходное значение Rmax=202. После обработки эта поверхность имеет значение Ra=1,83 и значение Rmax=18,4. Рабочая поверхность зубцов шестерни имеет исходное значение Ra=10,6 и исходное значение Rmax=94,4. После обработки эта поверхность имеет значение Ra=3,9 и значение Rmax=31,4. Поскольку она представляет собой автомобильную шестерню, взятую со склада производителя комплексного оборудования, она не обладает достаточным качеством для осуществления суперфиниширования на ее рабочих поверхностях. Однако даже поверхности притупления межзубьевых углублений шестеренок демонстрируют значительную чистовую обработку поверхности. В областях углублений не существует воронения. Хотя детали слегка обесцвечиваются после полировки, они имеют отражающий вид.
Опытный образец из стали SAE 4140 с HRC 43-45 имеет исходное значение Ra=23,7 и исходное значение Rmax=242 согласно измерениям с использованием профилометра. После обработки опытный образец имеет значение Ra=1,46 и значение Rmax=12,0. Фиг.1(с) показывает, что среды на основе нержавеющей стали 302 приводят к получению значительно улучшенной чистовой обработкой поверхности для опытного образца из стали 4140 (FERROMIL® VII AERO-700 при условиях, подобных тем, которые описаны выше), по сравнению с фигурой 1(а), полученной с использованием FERROMIL® Media #9. Это не вполне соответствует качеству, которое получается с помощью сред TROWALPLAST PP.
Пример 4 - Чистовая обработка хрупкой латунной детали с помощью пластиковых сред
Хрупкий тонкостенный корпус зажигалки для сигарет подвергается чистовой обработке в соответствии с одним из вариантов воплощения настоящего изобретения.
Используется вибрационный чашеобразный бункер Raytech объемом 0,75 кубического фута с 25% мощности, подаваемой через переменный реостат. Среды представляют собой среды TROWALPLAST РР от Walther Trowal, которые описываются выше. Эти среды используются в форме 19-мм конусов. Химический раствор представляет собой REM® COPPERMIL 7, описанный выше, который поддерживается при концентрации 10 объемных % в течение 5 часов и при расходе 0,3 галлона/час. Затем детали подвергают отделочной полировке путем введения раствора REM® COPPERMIL CBC-235 (описанного выше), поддерживающегося при концентрации 1 объемный % и протекающего при расходе 3 галлона/час в течение 1-часового периода. Чашеобразный бункер загружается 1,3 квадратного фута бруска из латуни С36000.
Зажигалка имеет исходное значение Ra=10,7 и исходное значение Rmax=77,6 согласно измерениям с использованием профилометра. После обработки зажигалка имеет значение Ra=1,22 и значение Rmax=13,4. В своем конечном виде зажигалка имеет превосходный зеркальный глянец.

Claims (38)

1. Способ чистовой обработки металлического изделия, включающий в себя стадии:
a) помещения металлического изделия в вибрационное устройство для чистовой обработки в сочетании с: химическим раствором, способным к взаимодействию с поверхностью металлического изделия с формированием воронения на поверхности металлического изделия, и неабразивной пластиковой средой; и
b) встряхивание металлического изделия, неабразивной пластиковой среды и химического раствора в вибрационном устройстве для чистовой обработки таким образом, чтобы неабразивная пластиковая среда могла удалять воронение с поверхности металлического изделия, тем самым полируя поверхность металлического изделия, непосредственно после чего воронение формируется повторно путем взаимодействия между металлическим изделием и химическим раствором для дальнейшего полирования с помощью неабразивной пластиковой среды.
2. Способ по п.1, в котором вибрационное устройство для чистовой обработки работает при скорости 800-1500 оборотов в минуту и при амплитуде от 1 до 8 мм.
3. Способ по п.1, в котором химический раствор добавляют в вибрационное устройство для чистовой обработки со скоростью 0,25-0,4 галлона в час на кубический фут объема вибрационного устройства для чистовой обработки (0,033-0,053 литра в час на литр объема вибрационного устройства для чистовой обработки).
4. Способ по п.1, в котором неабразивная пластиковая среда имеет твердость примерно 57 по шкале Баркола.
5. Способ по п.1, в котором неабразивная пластиковая среда содержит примерно 50 мас.% окиси алюминия, связанной с полимером на основе ненасыщенного сложного полиэфира.
6. Способ по п.1, в котором неабразивная пластиковая среда имеет плотность примерно 1,8 г/см3.
7. Способ по п.1, в котором неабразивная пластиковая среда имеет размер кристаллов менее чем 0,9 мм.
8. Способ по п.1, в котором химический раствор содержит химическое вещество, выбранное из группы, состоящей из фосфорной кислоты, фосфатов, сульфаминовой кислоты, щавелевой кислоты, оксалатов, серной кислоты, сульфатов, хромовой кислоты, хроматов, бикарбоната, жирных кислот, солей жирных кислот и их сочетаний.
9. Способ по п.8, в котором химический раствор дополнительно содержит активатор или ускоритель, выбранный из группы, состоящей из фосфатов цинка, магния и железа и их сочетаний.
10. Способ по п.8, в котором химический раствор дополнительно содержит окислитель, выбранный из группы, состоящей из неорганического окислителя, органического окислителя, пероксидов, мета-нитробензола, хлоратных, хлоритных, персульфатных, нитратных и нитритных соединений и их сочетаний.
11. Способ по п.8, в котором химическое вещество подают в виде концентрата и разбавляют водой с получением химического раствора, при этом химическое вещество разбавляют до уровня 5-80 об.% от всего раствора.
12. Способ по п.1, в котором металлическое изделие содержит сталь.
13. Способ по п.12, в котором химический раствор содержит фосфаты.
14. Способ по п.13, в котором химический раствор поддерживают при концентрации фосфатов примерно 12,5 об.%.
15. Способ по п.13, в котором химический раствор вводят в вибрационное устройство для чистовой обработки со скоростью примерно 0,375 галлона в час на кубический фут объема вибрационного устройства для чистовой обработки (0,050 литра в час на литр объема вибрационного устройства для чистовой обработки).
16. Способ по п.1, в котором неабразивная пластиковая среда имеет коническую форму.
17. Способ по п.1, в котором химический раствор выбирают из группы, состоящей из FERROMIL® FML 575 IFP, FERROMIL® VII AERO-700 и REM® COPPERMIL 7.
18. Способ по п.1, в котором после полировки поверхности металлического изделия, в вибрационное устройство для чистовой обработки вводят отделочный полировальный раствор.
19. Способ по п.1, в котором металлическое изделие содержит латунь.
20. Способ по п.19, в котором химический раствор представляет собой REM® COPPERMIL 7, поддерживаемый при концентрации примерно 10 об.%.
21. Способ по п.20, в котором химический раствор вводят в вибрационное устройство для чистовой обработки со скоростью примерно 0,4 галлона в час на кубический фут объема вибрационного устройства для чистовой обработки (0,053 литра в час на литр объема вибрационного устройства для чистовой обработки).
22. Способ по п.1, в котором скорости формирования и удаления воронения уравновешивают таким образом, что воронение является достаточно мягким для того, чтобы обеспечить неабразивной пластиковой среде возможность удаления воронения с поверхности металлического изделия и чистовой обработки металлического изделия до значения Ra, равного или меньшего, чем 2,5 микродюйма.
23. Способ чистовой обработки металлического изделия, включающий в себя стадии:
a) помещения металлического изделия в вибрационное устройство для чистовой обработки в сочетании с: химическим раствором, способным к взаимодействию с поверхностью металлического изделия с формированием воронения на поверхности металлического изделия, и неабразивной металлической средой, которая не реагирует с химическим раствором и является способной к суперфинишированию металлического изделия; и
b) встряхивания металлического изделия, неабразивной металлической среды и химического раствора в вибрационном устройстве для чистовой обработки таким образом, чтобы неабразивная металлическая среда могла удалять воронение с поверхности металлического изделия, тем самым полируя поверхность металлического изделия, непосредственно после чего воронение формируется повторно путем взаимодействия между металлическим изделием и химическим раствором для дальнейшего полирования с помощью неабразивной металлической среды.
24. Способ по п.23, в котором вибрационное устройство для чистовой обработки работает при 800-1500 оборотах в минуту и при амплитуде от 1 до 8 мм.
25. Способ по п.23, в котором химический раствор добавляют в вибрационное устройство для чистовой обработки со скоростью 0,25-0,4 галлона в час на кубический фут объема вибрационного устройства для чистовой обработки (0,033-0,053 литра в час на литр объема вибрационного устройства для чистовой обработки).
26. Способ по п.23, в котором форму неабразивной металлической среды выбирают из группы, состоящей из иголок, раскосов, конусов с закругленным основанием и их смесей.
27. Способ по п.23, в котором химический раствор содержит химическое вещество, выбранное из группы, состоящей из фосфорной кислоты, фосфатов, сульфаминовой кислоты, щавелевой кислоты, оксалатов, серной кислоты, сульфатов, хромовой кислоты, хлоратов, бикарбоната, жирных кислот, солей жирных кислот и их сочетаний.
28. Способ по п.27, в котором химический раствор дополнительно содержит активатор или ускоритель, выбранный из группы, состоящей из фосфатов цинка, магния и железа и их сочетаний.
29. Способ по п.27, в котором химический раствор дополнительно содержит окислитель, выбранный из группы, состоящей из неорганического окислителя, органического окислителя, пероксидов, мета-нитробензола, хлоратных, хлоритных, персульфатных, нитратных и нитритных соединений и их сочетаний.
30. Способ по п.27, в котором химическое вещество подают в виде концентрата и разбавляют водой с получением химического раствора, при этом химическое вещество разбавляют до уровня 5-80 об.% от всего раствора.
31. Способ по п.23, в котором металлическое изделие содержит сталь.
32. Способ по п.31, в котором химический раствор содержит щавелевую кислоту.
33. Способ по п.31, в котором химический раствор поддерживают при концентрации щавелевой кислоты примерно 75 об.%.
34. Способ по п.31, в котором химический раствор вводят в вибрационное устройство для чистовой обработки со скоростью примерно 0,625 галлона в час на кубический фут объема вибрационного устройства для чистовой обработки (0,084 литра в час на литр объема вибрационного устройства для чистовой обработки).
35. Способ по п.23, в котором химический раствор выбирают из группы, состоящей из FERROMIL® FML 575 IFP, FERROMIL® VII AERO-700 и REM® COPPERMIL 7.
36. Способ по п.23, в котором после полировки металлического изделия в вибрационное устройство для чистовой обработки вводят отделочный полировальный раствор.
37. Способ по п.23, в котором скорости формирования и удаления воронения уравновешивают таким образом, что воронение является достаточно мягким для того, чтобы обеспечить неабразивной металлической среде возможность удаления воронения с поверхности металлического изделия и чистовой обработки металлического изделия до значения Ra, равного или меньшего, чем 2,5 микродюйма.
38. Изделие, прошедшее чистовую обработку с использованием способа по любому из пп.1-37.
RU2003124647/02A 2001-01-10 2002-01-07 Неабразивные среды с ускоренными химическими процессами RU2287615C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/758,067 2001-01-10
US09/758,067 US20020088773A1 (en) 2001-01-10 2001-01-10 Nonabrasive media with accelerated chemistry

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003124647A RU2003124647A (ru) 2004-12-27
RU2287615C2 true RU2287615C2 (ru) 2006-11-20

Family

ID=25050359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003124647/02A RU2287615C2 (ru) 2001-01-10 2002-01-07 Неабразивные среды с ускоренными химическими процессами

Country Status (18)

Country Link
US (2) US20020088773A1 (ru)
EP (1) EP1349702B1 (ru)
JP (1) JP2004522597A (ru)
KR (1) KR100865814B1 (ru)
CN (1) CN100406198C (ru)
AT (1) ATE548156T1 (ru)
AU (1) AU2002234216B2 (ru)
BR (1) BR0206291A (ru)
CA (1) CA2433298C (ru)
CZ (1) CZ20031789A3 (ru)
HU (1) HUP0302638A3 (ru)
IL (2) IL156796A0 (ru)
MX (1) MXPA03006150A (ru)
PL (1) PL202752B1 (ru)
RU (1) RU2287615C2 (ru)
SK (1) SK8412003A3 (ru)
WO (1) WO2002055263A2 (ru)
ZA (1) ZA200305316B (ru)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004021807U1 (de) † 2003-05-30 2011-03-10 Osro Gmbh Planetengetriebe als Vorstufe für einen großen Windturbinengenerator
US20050202921A1 (en) * 2004-03-09 2005-09-15 Ford Global Technologies, Llc Application of novel surface finishing technique for improving rear axle efficiency
US7229565B2 (en) * 2004-04-05 2007-06-12 Sikorsky Aircraft Corporation Chemically assisted surface finishing process
WO2006108108A2 (en) * 2005-04-06 2006-10-12 Rem Technologies, Inc. Superfinishing of high density carbides
DE102005024733A1 (de) * 2005-05-31 2006-12-07 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Oberflächenstrahlen von integral beschaufelten Rotoren
US7820068B2 (en) * 2007-02-21 2010-10-26 Houghton Technical Corp. Chemical assisted lapping and polishing of metals
KR20100046252A (ko) 2007-08-28 2010-05-06 렘 테크놀로지스, 인코포레이티드 엔지니어링 부품의 검사 및 리퍼비싱 방법
US20090173301A1 (en) * 2008-01-09 2009-07-09 Roller Bearing Company Of America, Inc Surface treated rocker arm shaft
US20090223052A1 (en) * 2008-03-04 2009-09-10 Chaudhry Zaffir A Gearbox gear and nacelle arrangement
US20100086397A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 General Electric Company Surface Treatments for Turbine Components to Reduce Particle Accumulation During Use Thereof
US10179388B2 (en) * 2009-05-12 2019-01-15 Rem Technologies, Inc. High throughput finishing of metal components
US8172716B2 (en) * 2009-06-25 2012-05-08 United Technologies Corporation Epicyclic gear system with superfinished journal bearing
EP2283969A1 (en) 2009-07-30 2011-02-16 REM Technologies, Inc. High throughput finishing of metal components
CN102770238A (zh) 2009-11-17 2012-11-07 雷姆技术公司 磁性固定件
US9550272B2 (en) * 2009-11-17 2017-01-24 Rem Technologies, Inc. Magnetic fixture
EP2364812A1 (en) 2010-03-08 2011-09-14 REM Technologies, Inc. Magnetic fixture
DE102010037077B4 (de) 2010-08-19 2014-03-13 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren zum Konditionieren der Oberfläche gehärteter korrosionsgeschützter Bauteile aus Stahlblech
JP2012081569A (ja) * 2010-10-14 2012-04-26 Engineered Abrasives Inc ピーニング仕上げ
WO2012054490A1 (en) 2010-10-18 2012-04-26 World Heart Corporation Blood pump with splitter impeller blades and splitter stator vanes and methods of manufacturing
EP2658944A4 (en) 2010-12-30 2017-08-02 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Coated abrasive aggregates and products containg same
WO2013049526A2 (en) 2011-09-29 2013-04-04 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive products and methods for finishing hard surfaces
US9321947B2 (en) 2012-01-10 2016-04-26 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive products and methods for finishing coated surfaces
US9138867B2 (en) 2012-03-16 2015-09-22 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive products and methods for finishing surfaces
US8968435B2 (en) 2012-03-30 2015-03-03 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive products and methods for fine polishing of ophthalmic lenses
US10111994B2 (en) 2013-05-14 2018-10-30 Heartware, Inc. Blood pump with separate mixed-flow and axial-flow impeller stages and multi-stage stators
US10792781B2 (en) 2018-04-13 2020-10-06 Bell Helicopter Textron Inc. Masking tool system and method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3071456A (en) * 1956-02-08 1963-01-01 William D Cheesman Barrel finishing
US4307544A (en) * 1979-11-28 1981-12-29 Roto-Finish Company, Inc. Finishing machine with abrasive lined chamber and method of finishing
US4491500A (en) * 1984-02-17 1985-01-01 Rem Chemicals, Inc. Method for refinement of metal surfaces
US4705594A (en) * 1986-11-20 1987-11-10 Rem Chemicals, Inc. Composition and method for metal surface refinement
US4818333A (en) * 1987-08-03 1989-04-04 Rem Chemicals, Inc. Metal surface refinement using dense alumina-based media
US4906327A (en) * 1989-05-04 1990-03-06 Rem Chemicals, Inc. Method and composition for refinement of metal surfaces
US5447465A (en) * 1993-08-19 1995-09-05 United States Surgical Corporation Method of treating needle blanks
US5503481A (en) 1993-12-09 1996-04-02 The Timken Company Bearing surfaces with isotropic finish
DE4445333A1 (de) * 1994-12-19 1996-06-20 Moeller Feinmechanik Gmbh & Co Glättverfahren
CA2323335A1 (en) * 1996-11-27 1998-05-27 Shuji Kawasaki Work polishing method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030077571A (ko) 2003-10-01
US20040074871A1 (en) 2004-04-22
SK8412003A3 (en) 2004-03-02
US7005080B2 (en) 2006-02-28
BR0206291A (pt) 2004-01-13
WO2002055263A3 (en) 2003-03-13
IL156796A (en) 2008-07-08
CN1511075A (zh) 2004-07-07
AU2002234216B2 (en) 2007-04-05
CA2433298A1 (en) 2002-07-18
PL362567A1 (en) 2004-11-02
ATE548156T1 (de) 2012-03-15
IL156796A0 (en) 2004-02-08
HUP0302638A3 (en) 2012-09-28
CN100406198C (zh) 2008-07-30
EP1349702B1 (en) 2012-03-07
US20020088773A1 (en) 2002-07-11
PL202752B1 (pl) 2009-07-31
CZ20031789A3 (cs) 2004-02-18
JP2004522597A (ja) 2004-07-29
ZA200305316B (en) 2004-10-15
WO2002055263A2 (en) 2002-07-18
KR100865814B1 (ko) 2008-10-28
MXPA03006150A (es) 2005-02-14
HUP0302638A2 (hu) 2003-12-29
CA2433298C (en) 2010-03-30
EP1349702A2 (en) 2003-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2287615C2 (ru) Неабразивные среды с ускоренными химическими процессами
AU2002234216A1 (en) Nonabrasive media with accelerated chemistry
CA1218584A (en) Method for refinement of metal surfaces
JP5845174B2 (ja) 金属部品の高スループット仕上げ
US7641744B2 (en) Superfinishing of high density carbides
JP2004530040A (ja) 化学的機械加工および表面仕上げ
RU2003124647A (ru) Неабразивные среды с ускоренными химическими процессами
EP2283969A1 (en) High throughput finishing of metal components
Rautio et al. Surface Roughness Improvement of Pbf-Lb Manufactured 316l with Dry Electropolishing
JP2002126993A (ja) 歯車の製造法及び該加工装置
RU1825714C (ru) Способ вибрационной обработки металлических деталей
Wellborn Fundamentals of mass finishing
Kang et al. A study on the lapping of ceramic balls
JP2000288936A (ja) トラクションドライブ転動体の製造法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130108