RU2501986C2 - Method to manufacture fixed joint of hub-shaft type for steel parts (versions) - Google Patents

Method to manufacture fixed joint of hub-shaft type for steel parts (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2501986C2
RU2501986C2 RU2012104086/12A RU2012104086A RU2501986C2 RU 2501986 C2 RU2501986 C2 RU 2501986C2 RU 2012104086/12 A RU2012104086/12 A RU 2012104086/12A RU 2012104086 A RU2012104086 A RU 2012104086A RU 2501986 C2 RU2501986 C2 RU 2501986C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
layer
hub
alloying
discharge energy
Prior art date
Application number
RU2012104086/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012104086A (en
Inventor
Василий Сигизмундович Марцинковский
Вячеслав Борисович Тарельник
Максим Петрович Братущак
Original Assignee
Василий Сигизмундович Марцинковский
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 Василий Сигизмундович Марцинковский filed Critical Василий Сигизмундович Марцинковский
Priority to RU2012104086/12A priority Critical patent/RU2501986C2/en
Publication of RU2012104086A publication Critical patent/RU2012104086A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2501986C2 publication Critical patent/RU2501986C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: method to manufacture a fixed joint of hub-shaft type for steel parts, including formation of a coating by the method of electric corrosion alloying at least one of coupled surfaces of joined parts with their subsequent assembly, differing by the fact that on the inner surface of the hub in zones adjacent to its ends, using the method of electric corrosion alloying, they form a diffusion layer, and the sub-hub surface of the shaft is exposed to cementing by the method of electric corrosion alloying, afterwards a layer of soft anti-friction material is applied onto the cemented layer by the method of electric corrosion alloying, and then it is processed with the method of surface-plastic deformation, at the same time the thickness of the applied layer from soft anti-friction material and roughness of the coupled surfaces is provided due to selection of modes of electric corrosion alloying, the material of the electrode and the method of application of the layer of soft antifriction material.
EFFECT: increased fatigue strength of shafts of fixed joints, saving on nonferrous metals and simplified technology of hub manufacturing.
17 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению роторов турбин, компрессоров и насосов, валов с зубчатыми колесами редукторов, осей и валов сельскохозяйственных машин и др.The invention relates to mechanical engineering, in particular to the manufacture of rotors of turbines, compressors and pumps, shafts with gears of gears, axles and shafts of agricultural machines, etc.

Одним из наиболее распространенных узлов в механизмах и машинах является прессовое соединение или соединение с гарантированным натягом.One of the most common components in mechanisms and machines is a press connection or a connection with a guaranteed interference fit.

Наиболее характерными случаями отказов работы прессовых и прессово-шпоночных соединений являются нарушения прочности сопряжения, фреттинг-усталостные повреждения и поломки вследствие усталости. Поэтому повышение работоспособности этих соединений является одной из важнейших задач обеспечения надежности и долговечности деталей машин.The most characteristic cases of failures in the operation of press and press-key connections are malfunctioning, fretting-fatigue damage and breakage due to fatigue. Therefore, improving the performance of these compounds is one of the most important tasks of ensuring the reliability and durability of machine parts.

Неподвижные соединения сопряженных деталей характеризуются невозможностью их взаимного перемещения. Неподвижность соединения обеспечивается натягом. Прочность соединения определяется посадкой и квалитетом точности. Неподвижные соединения могут быть выполнены на прессовых посадках (гарантированный натяг) или переходных посадках (натяг или зазор).Fixed joints of mating parts are characterized by the impossibility of their mutual movement. The immobility of the connection is ensured by interference. Connection strength is determined by fit and accuracy. Fixed joints can be made on press fit (guaranteed interference fit) or transition fit (fit or clearance).

Сборка неподвижных поверхностей может осуществляться запрессовкой вала в отверстие, нагреванием детали, которая имеет отверстие и охватывает вал, или охлаждением вала [Зуев А.А., Гуревич Д.Ф. Технология сельскохозяйственного машиностроения. М.: Колос, 1980, - с.219-220].The assembly of fixed surfaces can be carried out by pressing the shaft into the hole, heating the part that has the hole and covering the shaft, or by cooling the shaft [Zuev AA, Gurevich D.F. Technology of agricultural engineering. M .: Kolos, 1980, p. 219-220].

Особенность прессовых соединений состоит в том, что детали этих соединений еще до приложения рабочих нагрузок находятся в напряженном состоянии, вызванном наличием натяга на посадочных поверхностях. Суммирование рабочих напряжений и напряжений от натяга может привести к значительной концентрации напряжений в отдельных местах сопряжения. Снижение предела выносливости вала в подступичной части происходит под торцами ступицы, в результате концентрации напряжения и процесса фреттинг-усталости. Уменьшить влияние этих факторов можно путем снижения общей жесткости ступицы, и в особенности, у ее торцов, например, путем запрессовки по торцам ступицы колец из более мягкого материала в выполненные на посадочном диаметре прямоугольные канавки [Л.Т. Балацкий. Прочность прессовых соединений. К.: Технiка, 1982. - с.123-124, 128-129, прототип], (фиг.1').The peculiarity of press joints is that the details of these joints, even before the application of work loads, are in a stress state caused by the presence of interference on the seating surfaces. The summation of the operating stresses and the stresses from the interference can lead to a significant concentration of stresses in individual places of pairing. The reduction of the shaft endurance limit in the underbody occurs under the ends of the hub, as a result of stress concentration and fretting fatigue. The influence of these factors can be reduced by reducing the total stiffness of the hub, and especially at its ends, for example, by pressing rings of softer material onto the ends of the hub into rectangular grooves made on the bore diameter [L.T. Balatsky. Strength of press joints. K .: Technics, 1982. - S. 123-124, 128-129, prototype], (Fig. 1 ').

На фиг.1 показано прессовое соединение «ступица 1 - вал 3» со вставными кольцами 2. Высота кольца (t) должна подбираться с учетом натяга в соединении и передаваемой нагрузки, от которой зависит амплитуда относительного проскальзывания ступицы 1 и вала 3. Наличие колец 2 из более податливых материалов в зонах максимальных контактных давлений сглаживает пик напряжений и уменьшает степень повреждаемости при фреттинг-коррозии.Figure 1 shows the press connection "hub 1 - shaft 3" with insert rings 2. The height of the ring (t) should be selected taking into account the interference in the connection and the transmitted load, which determines the amplitude of the relative slip of the hub 1 and shaft 3. The presence of rings 2 of more pliable materials in the zones of maximum contact pressures smooths out the peak of stresses and reduces the degree of damage during fretting corrosion.

Результаты испытаний показали, что предел выносливости образцов диаметром d=20 мм из стали 40Х со ступицами диаметром D=37 мм и длиной 90 мм, имеющими кольца из красной меди М2, повышается при чистом изгибе с частотой 50 Гц в 2 раза (с 150 до 300 МПа).The test results showed that the endurance limit of samples with a diameter of d = 20 mm from 40X steel with hubs with a diameter of D = 37 mm and a length of 90 mm, having rings of red copper M2, increases with clean bending with a frequency of 50 Hz by 2 times (from 150 to 300 MPa).

Однако далее отмечается, что при значительных нагрузках прессового соединения и недостаточной ширине кольца, в результате обминания контактной поверхности кольца торец ступицы может переместиться в точку А (фиг.1). Если это произойдет, то предел выносливости такого соединения может снизиться, по сравнению с сопряжением без колец, так как жесткость ступицы у торцов увеличится.However, it is further noted that with significant press joint loads and insufficient ring width, as a result of crushing the contact surface of the ring, the end face of the hub can move to point A (Fig. 1). If this happens, then the endurance limit of such a compound may decrease, compared with pairing without rings, since the stiffness of the hub at the ends will increase.

Известен способ электроэрозионного легирования (ЭЭЛ), при помощи которого можно изменить твердость металлической поверхности:A known method of electroerosive alloying (EEL), with which you can change the hardness of the metal surface:

- повысить твердость нанесением на поверхность материала более высокой твердости или диффузионным введением в поверхностный слой необходимых химических элементов из окружающей среды или из материала анода;- increase the hardness by applying to the surface of a material of higher hardness or by diffusion introduction into the surface layer of the necessary chemical elements from the environment or from the anode material;

- понизить твердость, нанося на поверхность более мягкие материалы;- reduce hardness by applying softer materials to the surface;

- повысить твердость при обработке незакаленного, но закаливающегося материала, применяя импульсы с большей энергией или более длительные, разогревающие металл несколько глубже суммарной толщины нанесенного и диффузионного слоев [Лазаренко Н.И. Электроискровое легирование металлических поверхностей. - М. Машиностроение, 1976. - c.19].- increase the hardness when processing non-hardened, but hardened material, using pulses with higher energy or longer, heating the metal slightly deeper than the total thickness of the deposited and diffusion layers [Lazarenko N.I. Electrospark alloying of metal surfaces. - M. Engineering, 1976. - p.19].

Для подступичной части вала по сравнению со ступицей имеются меньшие возможности варьирования конструкции. Одним из наиболее распространенных способов увеличения сопротивления усталости является увеличение диаметра подступичной части с плавным переходом к утолщению от основного диаметра. Здесь могут иметь место три случая: торец ступицы нависает над галтелью (фиг.1), торец ступицы заподлицо с концом подступичной части (l2=0) и торец ступицы не доходит до конца подступичной части (l2 имеет отрицательную величину) [Л.Т. Балацкий. Прочность прессовых соединений. К.: Техника, 1982. - C.129-130]. Для существенного повышения несущей способности прессовых соединений в последнее время широкое развитие получило направление, связанное с введением в зону контакта мягких и твердых прослоек.Compared to the hub, there are less possibilities for varying the structure for the underbody part of the shaft. One of the most common ways to increase fatigue resistance is to increase the diameter of the underbody with a smooth transition to thickening from the main diameter. Three cases can occur here: the end face of the hub hangs over the fillet (Fig. 1), the end face of the hub is flush with the end of the underside (l 2 = 0) and the end of the hub does not reach the end of the underside (l 2 is negative) [L. T. Balatsky. Strength of press joints. K .: Technique, 1982. - C.129-130]. In order to significantly increase the bearing capacity of press joints, a direction has recently been widely developed related to the introduction of soft and hard layers into the contact zone.

В [Л.Т. Балацкий. Прочность прессовых соединений. К.: Технiка, 1982. - с.141] автор приводит результаты работ А. Тума и Ф. Вупдерлиха, в которых отмечается значительный эффект повышения предела выносливости валов с напрессованными деталями путем цементации. Было установлено, что на предел выносливости образцов диаметром 12 мм с запрессованными втулками влияла поводка их при закалке. После принятия мер, предупреждающих поводку, предел выносливости повысился с 137,3 до 412,0 МПа. По данным Э. Лера предел выносливости цементированных образцов диаметром 60 мм в запрессовке повысился более чем в два раза.In [L.T. Balatsky. Strength of press joints. K .: Technika, 1982. - p.141] the author cites the results of the works of A. Tum and F. Wupderlich, in which a significant effect of increasing the endurance limit of shafts with pressed parts by cementation is noted. It was found that the endurance limit of samples with a diameter of 12 mm with pressed bushings was affected by their leash during quenching. After taking measures to prevent the leash, the endurance limit increased from 137.3 to 412.0 MPa. According to E. Lera, the endurance limit of cemented samples with a diameter of 60 mm in the press fitting has more than doubled.

Анализ литературных источников показывает отсутствие единого механизма защиты от фреттинг-коррозии. Установлено, что фреттинг-коррозию деталей можно уменьшить или полностью исключить, изменяя качественные параметры их поверхностных слоев, например, нанесением коррозионно-стойких защитных покрытий требуемой твердости, толщины и коэффициента трения, прочно соединенных с основой детали и не снижающих их усталостную прочность.Analysis of literary sources shows the absence of a single mechanism of protection against fretting corrosion. It was found that fretting corrosion of parts can be reduced or completely eliminated by changing the quality parameters of their surface layers, for example, by applying corrosion-resistant protective coatings of the required hardness, thickness and friction coefficient, firmly connected to the base of the part and not reducing their fatigue strength.

Одним из наиболее перспективных способов формирования поверхностных слоев деталей с требуемыми свойствами является метод электроэрозионного легирования (ЭЭЛ). Метод имеет ряд специфических особенностей, одной из которых является то, что процесс легирования может происходить без переноса материала анода на поверхность катода и не образовывать прироста материала, например, при ЭЭЛ графитовым электродом [Лазаренко Н.И. Электроискровое легирование металлических поверхностей, - М.: Машиностроение, 1976. - С.4].One of the most promising methods for the formation of surface layers of parts with the required properties is the method of electroerosive alloying (EEL). The method has a number of specific features, one of which is that the doping process can occur without transferring the anode material to the cathode surface and not form a material gain, for example, with an EEL using a graphite electrode [N. Lazarenko. Electrospark alloying of metal surfaces, - M .: Mechanical Engineering, 1976. - P.4].

Способ ЭЭЛ графитовым электродом основан на процессе диффузии (насыщении поверхностного слоя детали углеродом) и имеет определенное сходство с разновидностью химико-термической обработки - цементацией.The EEL method with a graphite electrode is based on the diffusion process (saturation of the surface layer of the part with carbon) and has some similarities with the type of chemical-thermal treatment - cementation.

По сравнению с обычной цементацией, способ цементации стальных деталей ЭЭЛ не только обладает всеми достоинствами сравниваемого метода, то есть упрочнение поверхности детали осуществляется при сохранении свойств ее исходного материала, но, кроме того, не происходит ее коробления, а малогабаритные установки позволяют выполнять упрочнение на любом имеющемся оборудовании. Производительность процесса при этом составляет 1-5 мин/см2.Compared to conventional cementation, the method of cementing steel parts of EEL not only has all the advantages of the compared method, that is, the surface hardening of the part is carried out while maintaining the properties of its original material, but, in addition, it does not warp, and small-sized installations allow hardening to be performed on any available equipment. The performance of the process is 1-5 min / cm 2 .

При ЭЭЛ графитовым электродом упрочнение поверхности детали происходит за счет диффузионно-закалочных процессов, заключающихся в локальном насыщении ее углеродом, при достаточно высокой температуре (до 10000°С), с последующим быстрым охлаждением до практически комнатной температуры самой детали.With an EEL with a graphite electrode, hardening of the surface of the part occurs due to diffusion-hardening processes, which involve local saturation with carbon at a sufficiently high temperature (up to 10,000 ° C), followed by rapid cooling to almost room temperature of the part itself.

Цементацию стальных деталей электроэрозионным легированием (ЦЭЭЛ) можно выделить в отдельное направление, позволяющее формировать на деталях машин поверхностные слои повышенной износостойкости без изменения исходного размера детали [Пат. 2337796. Российская Федерация. МПК В23Н 9/00. Способ цементации стальных деталей электроэрозионным легированием / Марцинковский B.C., Тарельник В.Б., Белоус А.В.; заявл. 05.10.2006; опубл. 10.04. 2008, Бюл. №31. - 3 с., прототип].Cementation of steel parts by electroerosive alloying (CEEL) can be distinguished in a separate direction, which allows to form surface layers of increased wear resistance on machine parts without changing the initial size of the part [Pat. 2337796. The Russian Federation. IPC V23H 9/00. The method of cementation of steel parts by electroerosive alloying / Martsinkovsky B.C., Tarelnik VB, Belous A.V .; declared 10/05/2006; publ. 10.04. 2008, Bull. No. 31. - 3 p., Prototype].

При ЦЭЭЛ стальных деталей толщина упрочненного слоя зависит от энергии разряда и времени легирования (производительности процесса). С увеличением энергии разряда и времени легирования толщина упрочненного слоя увеличивается. При этом возрастает и шероховатость поверхности. Так при ЭЭЛ углеродом среднеуглеродистой легированной стали 40Х (Ra=0,5 мкм) с производительностью 5 мин/см2 при энергии разряда 6,8 Дж толщина слоя повышенной твердости составляет более 1,15 мм. Шероховатость поверхности при этом соответствует Ra=11,7-14,0 мкм.In CEEEL steel parts, the thickness of the hardened layer depends on the discharge energy and alloying time (process performance). With increasing discharge energy and doping time, the thickness of the hardened layer increases. At the same time, surface roughness also increases. So when EEL carbon medium-carbon alloy steel 40X (Ra = 0.5 μm) with a capacity of 5 min / cm 2 at a discharge energy of 6.8 J, the thickness of the layer of high hardness is more than 1.15 mm The surface roughness in this case corresponds to Ra = 11.7-14.0 μm.

Для снижения шероховатости поверхности после ЦЭЭЛ применяют, как правило, методы поверхностно-пластического деформирования (ППД).To reduce surface roughness after CEEL, as a rule, methods of surface plastic deformation (PPD) are used.

Среди методов ППД особого внимания заслуживают: обкатывание шариком, роликом и ультразвуковое упрочнение - метод безабразивной ультразвуковой финишной обработки (БУФО).Among PPD methods, special attention is paid to: rolling around with a ball, roller and ultrasonic hardening - the method of non-abrasive ultrasonic finishing (BFFS).

Несмотря на то, что последующая обработка БУФО значительно снижает шероховатость поверхности, для многих деталей машин это является недостаточным.Despite the fact that the subsequent processing of the BUFO significantly reduces the surface roughness, for many machine parts this is insufficient.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение усталостной прочности валов неподвижных соединений. Для этого создан способ изготовления неподвижного соединения типа вал-ступица стальных деталей, который, как и известный способ, включает формирование покрытия методом электроэрозионного легирования, по крайней мере, на одной из сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей с последующей их сборкой, но при котором, в соответствии с заявляемым изобретением, на внутренней поверхности ступицы в зонах, примыкающих к ее торцам, методом электроэрозионного легирования формируют кольцеобразный диффузионный слой, при этом толщину нанесенного слоя из мягкого антифрикционного материала и шероховатость поверхности обеспечивают за счет выбора режимов электроэрозионного легирования, материала электрода и способа нанесения слоя мягкого антифрикционного материала.The technical problem to which the invention is directed is to increase the fatigue strength of the shafts of fixed joints. For this purpose, a method has been created for manufacturing a fixed joint such as a shaft-hub of steel parts, which, like the known method, includes forming a coating by electroerosive alloying, at least on one of the mating surfaces of the connected parts with their subsequent assembly, but in which, in accordance with with the claimed invention, on the inner surface of the hub in the areas adjacent to its ends, by the method of electroerosive alloying form an annular diffusion layer, while the thickness of the applied Loy of soft anti-friction material and provide a surface roughness due to the choice electroerosion doping regimes, the electrode material and a method of applying a layer of soft anti-friction material.

Кольцеобразный диффузионный слой шириной 5-10 мм формируют электродом-инструментом из меди или оловянной бронзы при энергии разряда 0,01-3,4 Дж на поверхностях канавок, выполненных на посадочном диаметре ступицы. Причем, кольцеобразный диффузионный слой формируют на поверхностях канавок ступицы при энергии разряда 0,01-0,5 Дж на воздухе и при энергии разряда 0,01-3,4 Дж в защитной среде аргона.An annular diffusion layer 5-10 mm wide is formed by an electrode-tool made of copper or tin bronze at a discharge energy of 0.01-3.4 J on the surfaces of grooves made on the landing diameter of the hub. Moreover, an annular diffusion layer is formed on the surfaces of the hub grooves at a discharge energy of 0.01-0.5 J in air and at a discharge energy of 0.01-3.4 J in a protective argon atmosphere.

Создан способ изготовления неподвижного соединения типа вал-ступица стальных деталей, который, как и известный способ, включает формирование покрытия методом электроэрозионного легирования, по крайней мере, на одной из сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей с последующей их сборкой, но при котором, в соответствии с заявляемым изобретением, подступичную поверхность вала подвергают цементации методом электроэрозионного легирования, после чего на цементированный слой методом электроэрозионного легирования наносят слой мягкого антифрикционного материала, а затем обрабатывают его методом поверхностно-пластической деформации, при этом толщину нанесенного слоя из мягкого антифрикционного материала и шероховатость поверхности обеспечивают за счет выбора режимов электроэрозионного легирования, материала электрода и способа нанесения слоя мягкого антифрикционного материала.A method of manufacturing a fixed joint of the shaft-hub type of steel parts has been created, which, like the known method, includes forming a coating by electroerosive alloying, at least on one of the mating surfaces of the connected parts with their subsequent assembly, but in which, in accordance with the claimed by the invention, the access surface of the shaft is subjected to cementation by electroerosive alloying, after which a soft layer is applied to the cemented layer by electric erosion alloying ntifriktsionnogo material and then it is treated by surface-plastic deformation, the thickness of the applied layer of soft antifriction material and surface roughness due to the choice provide electroerosion doping regimes, the electrode material and a method of applying a layer of soft anti-friction material.

Подступичную поверхность вала подвергают цементации методом электроэрозионного легирования графитовым электродом при энергии разряда 0,1-6,8 Дж, а цементированную подступичную поверхность вала подвергают электроэрозионному легированию серебром или медью.The entrance surface of the shaft is subjected to cementation by the EDM method with a graphite electrode at a discharge energy of 0.1-6.8 J, and the cemented access surface of the shaft is subjected to electrical discharge by silver or copper.

Цементированную подступичную поверхность вала могут подвергать электроэрозионному легированию электродом из оловянной бронзы, формируя при этом мягкий антифрикционный слой толщиной до 2,5 мм, и увеличивая диаметр подступичной части вала на 5,00 мм.The cemented access surface of the shaft can be subjected to electroerosive alloying with a tin bronze electrode, thereby forming a soft antifriction layer up to 2.5 mm thick, and increasing the diameter of the entrance part of the shaft by 5.00 mm.

В зоне подступичной поверхности вала формируют радиус перехода (галтели) от участка вала большего диаметра к участку вала обычного диаметра путем снижения энергии разряда и/или повышения усилия поверхностно-пластического деформирования.A transition radius (fillet) is formed in the area of the undercut surface of the shaft from the portion of the shaft of larger diameter to the portion of the shaft of normal diameter by reducing the discharge energy and / or increasing the force of surface-plastic deformation.

Создан способ изготовления неподвижного соединения типа вал-ступица стальных деталей, который, как и известный способ, включает формирование покрытия методом электроэрозионного легирования, по крайней мере, на одной из сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей с последующей их сборкой, но при котором, в соответствии с заявляемым изобретением, на внутренней поверхности ступицы в зонах, примыкающих к ее торцам, методом электроэрозионного легирования формируют кольцеобразный диффузионный слой, а подступичную поверхность вала подвергают цементации методом электроэрозионного легирования, после чего на цементированный слой методом электроэрозионного легирования наносят слой мягкого антифрикционного материала, а затем обрабатывают его методом поверхностно-пластической деформации, при этом толщину нанесенного слоя из мягкого антифрикционного материала и шероховатость сопрягаемых поверхностей обеспечивают за счет выбора режимов электроэрозионного легирования, материала электрода и способа нанесения слоя мягкого антифрикционного материала.A method of manufacturing a fixed joint of the shaft-hub type of steel parts has been created, which, like the known method, includes forming a coating by electroerosive alloying, at least on one of the mating surfaces of the connected parts with their subsequent assembly, but in which, in accordance with the claimed the invention, on the inner surface of the hub in the areas adjacent to its ends, by the method of electroerosive alloying form a ring-shaped diffusion layer, and the accession surface of the shaft cementation is carried out by electroerosive alloying, after which a layer of soft antifriction material is applied to the cemented layer by electroerosive alloying, and then it is treated by the method of surface-plastic deformation, while the thickness of the applied layer of soft antifriction material and the roughness of the mating surfaces are ensured by choosing the modes of electroerosion alloying , electrode material and method for applying a layer of soft antifriction material.

Кольцеобразный диффузионный слой шириной 5-10 мм формируют электродом-инструментом из меди или оловянной бронзы при энергии разряда 0,01-3,4 Дж на поверхностях канавок, выполненных па посадочном диаметре ступицы. Причем, кольцеобразный диффузионный слой формируют на поверхностях канавок ступицы при энергии разряда 0,01-0,5 Дж на воздухе и при энергии разряда 0,01-3,4 Дж в защитной среде аргона.An annular diffusion layer 5-10 mm wide is formed by an electrode-tool made of copper or tin bronze at a discharge energy of 0.01-3.4 J on the surfaces of grooves made on the landing diameter of the hub. Moreover, an annular diffusion layer is formed on the surfaces of the hub grooves at a discharge energy of 0.01-0.5 J in air and at a discharge energy of 0.01-3.4 J in a protective argon atmosphere.

При этом следует иметь в виду, что ширина диффузионного слоя обусловливается размерными показателями соединения.It should be borne in mind that the width of the diffusion layer is determined by the dimensional parameters of the compound.

Подступичную поверхность вала подвергают цементации методом электроэрозионного легирования графитовым электродом при энергии разряда 0,1-6,8 Дж, а цементированную подступичную поверхность вала подвергают электроэрозионному легированию серебром или медью.The entrance surface of the shaft is subjected to cementation by the EDM method with a graphite electrode at a discharge energy of 0.1-6.8 J, and the cemented access surface of the shaft is subjected to electrical discharge by silver or copper.

Цементированную подступичную поверхность вала могут подвергать электроэрозионному легированию электродом из оловянной бронзы, формируя при этом мягкий антифрикционный слой толщиной до 2,5 мм, и увеличивая диаметр подступичной части вала на 5,00 мм.The cemented access surface of the shaft can be subjected to electroerosive alloying with a tin bronze electrode, thereby forming a soft antifriction layer up to 2.5 mm thick, and increasing the diameter of the entrance part of the shaft by 5.00 mm.

В зоне подступичной поверхности вала формируют радиус перехода (галтели) от участка вала большего диаметра к участку вала обычного диаметра путем снижения энергии разряда и/или повышения усилия поверхностно-пластического деформированияA transition radius (fillet) is formed in the area of the undercut surface of the shaft from the portion of the shaft of larger diameter to the portion of the shaft of normal diameter by reducing the discharge energy and / or increasing the force of surface plastic deformation

Указанные выше способы направлены на решение одной технической задачи, а именно, повышение усталостной прочности валов неподвижных соединений, а решение задачи основано на общем принципе, то есть, на получении качественного износостойкого слоя с требуемой шероховатостью, по крайней мере, на одной из сопрягаемых поверхностей методом электроэрозионного легирования. Следовательно, можно сделать вывод о том, что указанные изобретения объединены единым изобретательским замыслом и являются вариантами одного способа решения одной технической задачи.The above methods are aimed at solving one technical problem, namely, increasing the fatigue strength of the shafts of fixed joints, and solving the problem is based on the general principle, that is, on obtaining a high-quality wear-resistant layer with the required roughness, at least on one of the mating surfaces by electroerosive alloying. Therefore, we can conclude that these inventions are united by a single inventive concept and are variants of one way to solve one technical problem.

Описание осуществления изобретения представлено со ссылками на графические материалы, где:A description of the implementation of the invention is presented with reference to graphic materials, where:

На фиг.1' представлено схематическое изображение прессового соединения со вставными кольцами: 1 - ступица; 2 - вставное кольцо; 3 - вал.Figure 1 'shows a schematic illustration of a press connection with insert rings: 1 - hub; 2 - an insert ring; 3 - shaft.

На фиг.1 представлено схематическое изображение прессового соединения с увеличенным диаметром подступичной части.Figure 1 presents a schematic illustration of a press connection with an enlarged diameter of the underbody.

На фиг.2 представлено схематическое изображение ступицы с диффузионным слоем меди.Figure 2 presents a schematic illustration of a hub with a diffusion layer of copper.

На фиг.3 представлено схематическое изображение ступицы с закругленными торцами.Figure 3 presents a schematic illustration of a hub with rounded ends.

На фиг.4 представлено изображение стальных образцов для исследования результатов цементации электроэрозионным легированием (ЦЭЭЛ) и электроэрозионным легированием (ЭЭЛ): а - серебром и б - медью.Figure 4 presents the image of steel samples for studying the results of cementation by electroerosive alloying (CEEL) and electroerosive alloying (EEL): a - silver and b - copper.

На фиг.5 представлено схематическое изображение ЦЭЭЛ с использованием токарного станка.5 is a schematic representation of a CEEL using a lathe.

На фиг.6 представлено изображение шлифов для проведения металлографических и дюрометрических исследований.Figure 6 presents the image of thin sections for metallographic and durometric studies.

На фиг.7 представлено изображение микрошлифа (а) и схемы распределения микротвердости в поверхностном слое стали 40Х образца №1(б).Figure 7 presents the image of the microsection (a) and the distribution diagram of microhardness in the surface layer of 40X steel of sample No. 1 (b).

На фиг.8 представлено изображение микрошлифа (а) и распределение микротвердости в поверхностном слое стали 40Х образца №2(б).On Fig presents the image of the microsection (a) and the distribution of microhardness in the surface layer of 40X steel of sample No. 2 (b).

В соответствии с настоящим изобретением, обрабатывали внутреннюю поверхность ступицы, примыкающую к ее закругленным внутренним торцам. При этом на поверхности ступицы из стали 20 формировали прочный диффузионный слой из меди или оловянной бронзы (фиг.2).In accordance with the present invention, the inner surface of the hub adjacent to its rounded inner ends was machined. Moreover, on the surface of the hub of steel 20 formed a strong diffusion layer of copper or tin bronze (figure 2).

В предлагаемом варианте существует возможность использования и такого конструктивного признака, как закругление внутренних торцов ступицы, который обеспечивает такой дополнительный положительный эффект, как снижение ее жесткости (фиг.3).In the proposed embodiment, there is the possibility of using such a design feature, as the rounding of the inner ends of the hub, which provides such an additional positive effect as a decrease in its rigidity (figure 3).

Ниже в табл.1 приведены режимы работы установки электроэрозионного легирования "УИЛВ-8", а также данные по шероховатости и толщине покрытий из меди и оловянной бронзы на стали 20.Table 1 below shows the operating modes of the EDM-8 EDM unit, as well as data on the roughness and thickness of copper and tin bronze coatings on steel 20.

Электроэрозионное легирование стали 20 электродами из меди и оловянной бронзы на установке "УИЛВ-8"Electroerosive alloying of steel with 20 electrodes made of copper and tin bronze at the UILV-8 installation

Таблица 1Table 1
режима
No.
regime
Емкость, мкФCapacitance, microfarad Напряжение, ВVoltage Энергия разряда, ДжDischarge energy, j Толщина слоя, ммLayer thickness mm Высота микронеровностей Rz, mmMicroroughness height Rz, mm
медьcopper бронзаbronze медьcopper бронзаbronze 1one 20twenty 38,538.5 0,010.01 0,010.01 0,010.01 22 33 33 20twenty 56,156.1 0,020.02 0,0150.015 0.020.02 33 4four 66 20twenty 73,673.6 0,030,03 0,020.02 0,030,03 55 77 88 20twenty 83,483,4 0,040.04 0,0250,025 0,040.04 88 1010 99 300300 38,538.5 0,130.13 0,0350,035 0,050.05 1010 1212 11eleven 300300 56,156.1 0,280.28 0,050.05 0,070,07 1313 15fifteen 1212 300300 62,862.8 0,350.35 0,070,07 0,080.08 15fifteen 1717 1313 300300 68,768.7 0,420.42 0,090.09 0,110.11 1616 1919 14fourteen 300300 73,673.6 0,490.49 0,110.11 0,130.13 1717 2121 15fifteen 300300 78,678.6 0,560.56 0,130.13 0,150.15 2323 2727 1616 300300 83,483,4 0,630.63 0,140.14 0,170.17 2727 30thirty

Следует отметить, что, начиная с 15 режима, когда энергия разряда составляет 0,56 Дж, электроды как из меди, так и из оловянной бронзы, начинают более интенсивно окисляться, что приводит к снижению качества обрабатываемой поверхности.It should be noted that, starting from regime 15, when the discharge energy is 0.56 J, electrodes from both copper and tin bronze begin to oxidize more intensively, which leads to a decrease in the quality of the treated surface.

Повысить качество формируемых слоев при использовании больших энергий разряда можно путем применения защитной среды аргона. Ниже в табл.2 приведены данные по шероховатости и толщине покрытий из меди и оловянной бронзы, в зависимости от энергии разряда, полученные при ЭЭЛ стали 20 на установке модели «Элитрон-52А» в защитной среде аргона.The quality of the formed layers when using high discharge energies can be improved by using a protective argon medium. Table 2 below shows data on the roughness and thickness of copper and tin bronze coatings, depending on the discharge energy, obtained with EEL of steel 20 using an Elitron-52A model in an argon protective medium.

Дюрометрический анализ показывает, что при легировании стали 20 медью и оловянной бронзой как на воздухе, так и в среде аргона, микротвердость на поверхности слоя составляет, соответственно, 850-900 МПа и 1050-1150 МПа. По мере углубления, она плавно увеличивается до микротвердости зоны термического влияния (2500-3000 МПа), а затем переходит в микротвердость основного металла 1750-1800 МПа. Толщина зоны термического влияния зависит от режима легирования и составляет, например, для энергии разряда 0,56 Дж на воздухе 50 мкм, а в среде аргона 40 мкм.Durometric analysis shows that when steel 20 is alloyed with copper and tin bronze both in air and in argon, the microhardness on the surface of the layer is, respectively, 850-900 MPa and 1050-1150 MPa. As it deepens, it gradually increases to the microhardness of the heat-affected zone (2500-3000 MPa), and then goes into the microhardness of the base metal 1750-1800 MPa. The thickness of the heat affected zone depends on the doping regime and is, for example, for a discharge energy of 0.56 J in air, 50 μm, and in an argon medium of 40 μm.

Зависимость шероховатости поверхности и толщины покрытий из меди и оловянной бронзы от энергии разряда при ЭЭЛ стали 20 на установке модели «Элитрон-52А» в защитной среде аргонаDependence of the surface roughness and thickness of coatings of copper and tin bronze on the energy of the discharge with EEL steel 20 on the installation of the model "Elitron-52A" in a protective environment of argon

Таблица 2table 2 Энергия разряда, ДжDischarge energy, j Производительность, мин/смProductivity, min / cm Толщина слоя, ммLayer thickness mm Высота микронеровностей Rz, ммMicroroughness height Rz, mm медьcopper бронзаbronze медьcopper бронзаbronze 0,90.9 1,01,0 0,150.15 0,180.18 1616 18eighteen 2,832.83 0,50.5 0,170.17 0,350.35 2323 2525 3,43.4 0,50.5 0,210.21 0,530.53 2727 3131 6,86.8 0,50.5 0,230.23 1,51,5 3939 6767

Выбор предельных значений энергии разряда для нанесения меди и оловянной бронзы обусловлен природой их взаимодействия с деформируемыми твердыми металлами.The choice of the limiting values of the discharge energy for the deposition of copper and tin bronze is due to the nature of their interaction with deformable solid metals.

Нижний предел энергии разряда ограничивается эффективностью способа. Увеличение энергии разряда выше верхнего предела при нанесении меди или оловянной бронзы на воздухе приводит к более интенсивному окислению, появляются прижоги, что отрицательно влияет на формирование слоев, полученных электроэрозионным способом.The lower limit of the discharge energy is limited by the efficiency of the method. An increase in the discharge energy above the upper limit when applying copper or tin bronze in air leads to more intense oxidation, burns appear, which negatively affects the formation of layers obtained by the electroerosion method.

В нейтральной среде аргона окисление практически отсутствует. Однако увеличение энергии разряда до 6,8 Дж приводит к резкому увеличению шероховатости поверхности (см. табл.2).In a neutral argon medium, oxidation is practically absent. However, an increase in the discharge energy to 6.8 J leads to a sharp increase in surface roughness (see Table 2).

Таким образом, на основании проведенных исследований можно рекомендовать применение в качестве легирующих электродов меди и оловянной бронзы, что позволяет формировать на поверхности стали 20 покрытия со сплошностью до 100%. При этом лучшее качество покрытия (сплошность, шероховатость, равномерность и др.) достигается при использовании защитной среды - аргона.Thus, on the basis of the conducted studies, it is possible to recommend the use of copper and tin bronze as alloying electrodes, which allows the formation of coatings on the steel surface 20 with a continuity of up to 100%. At the same time, the best coating quality (continuity, roughness, uniformity, etc.) is achieved by using a protective medium - argon.

Кроме того, к преимуществам предлагаемого способа можно отнести экономию цветных металлов, а также упрощение технологии изготовления ступицы.In addition, the advantages of the proposed method include saving non-ferrous metals, as well as simplifying the manufacturing technology of the hub.

В соответствии с настоящим изобретением, обрабатывали подступичную поверхность вала из стали 40Х.In accordance with the present invention, the undercut surface of a 40X steel shaft was machined.

Качество цементированного слоя вала можно повысить как за счет выбора наиболее рациональных режимов обработки, так и за счет нанесения на цементированный слой мягких антифрикционных материалов, например, меди, серебра и др., и последующей обработки БУФО.The quality of the cemented layer of the shaft can be improved both by choosing the most rational processing modes, and by applying soft antifriction materials, for example, copper, silver, etc., to the cemented layer and subsequent processing of the BFVD.

Ниже приведена методика и результаты проведенных исследований.Below is the methodology and results of the studies.

Производительность процесса электроэрозионной цементации (ЭЦ), в зависимости от режима легирования представлена в табл.3.The performance of the EDM process, depending on the alloying mode, is presented in Table 3.

Производительность процесса цементации электроэрозионным легированием (ЦЭЛ), в зависимости от режима легированияPerformance of the cementation process by electroerosive alloying (CEL), depending on the alloying mode

Таблица 3Table 3 Энергия разряда (Wp), ДжDischarge Energy (W p ), J 0,10.1 0,310.31 0,530.53 0,90.9 2,832.83 3,43.4 6,86.8 Производительность ЭЦ, м/см2 EC performance, m / cm 2 2,02.0 1,01,0 1,01,0 1,01,0 0,50.5 0,50.5 0,50.5

ЦЭЭЛ выполнялась па переносной установке ЭЭЛ с ручным вибратором, обеспечивающей энергию разряда в диапазоне 0,1…0,53 Дж «Элитрон - 22А» и установке электроэрозиошюго легирования большей мощности - «Элитрон - 52А» с энергией разряда до 6,8 Дж.CEEL was carried out on a portable EEL installation with a manual vibrator, providing a discharge energy in the range 0.1 ... 0.53 J of "Elitron-22A" and an electroerosion alloying unit of higher power - "Elitron-52A" with a discharge energy of up to 6.8 J.

Процесс ЦЭЭЛ проводился в автоматическом режиме с помощью специального приспособления на различных режимах в диапазоне энергий разряда (Wp) от 0,1 до 6,8 Дж.The CEEL process was carried out automatically using a special device in various modes in the range of discharge energies (W p ) from 0.1 to 6.8 J.

Для исследований использовали специальные образцы, изготовленные из стали 40Х, в виде катушки, состоящей из двух дисков диаметром 50 мм и шириной 10 мм, соединенных между собой проставкой диаметром 15 мм, и имеющей два технологических участка такого же диаметра (фиг.4). Поверхности дисков перед ЦЭЭЛ шлифовались до Ra=0,5 мкм. Образцы закреплялись в патроне токарного станка, после чего производилось ЦЭЭЛ, легирование серебром и медью и обработка БУФО (фиг.5). На всех этапах обработки измерялась шероховатость поверхности на приборе профилографе профилометре мод. 201 завода «Калибр». Из дисков, в свою очередь, вырезались отдельные сегменты, из которых изготавливались шлифы для металлографических и дюрометрических исследований (фиг.6).For research, we used special samples made of 40X steel in the form of a coil consisting of two disks with a diameter of 50 mm and a width of 10 mm, interconnected by a spacer with a diameter of 15 mm and having two technological sections of the same diameter (Fig. 4). The surface of the disks before the CEEL was ground to Ra = 0.5 μm. The samples were fixed in the lathe chuck, after which CEEL, silver and copper alloying and processing of the BUFO were performed (Fig. 5). At all stages of processing, the surface roughness was measured on a device profilograph profilometer mode. 201 factory "Caliber". Separate segments were cut out of the disks, in turn thin sections for metallographic and durometric studies were made (Fig. 6).

После изготовления шлифы исследовали на оптическом микроскопе «Неофот-2», где проводилась оценка качества слоя, его сплошности, толщины и строения зон подслоя - диффузионной зоны и зоны термического влияния. Одновременно проводился дюрометрический анализ на распределение микротвердости в поверхностном слое и по глубине шлифа от поверхности. Замер микротвердости проводили на микротвердомере ПМТ-3 вдавливанием алмазной пирамиды.After manufacturing, the sections were examined with a Neofot-2 optical microscope, where the quality of the layer, its continuity, thickness and structure of the sublayer zones — the diffusion zone and the heat-affected zone — were evaluated. At the same time, a durometric analysis was carried out on the distribution of microhardness in the surface layer and along the depth of the thin section from the surface. Microhardness was measured on a PMT-3 microhardness meter by indentation of the diamond pyramid.

При ЦЭЭЛ деталей использовались графитовые электроды марки ЭГ-4 ОСТ 229-83.When CEEL details were used graphite electrodes of the brand EG-4 OST 229-83.

Ниже представлены результаты исследования следующих серий образцов из стали 40Х:Below are the results of studies of the following series of samples of steel 40X:

- цементация (Wp=2,83 Дж; с производительностью 5 мин/см2); легирование серебром (Wp=0,31 Дж; с производительностью 1 мин/см); обработка БУФО (образец №1);- cementation (W p = 2.83 J; with a productivity of 5 min / cm 2 ); alloying with silver (W p = 0.31 J; with a productivity of 1 min / cm); processing BUFO (sample No. 1);

- цементация (Wp=2,83 Дж; с производительностью 5 мин/см2); легирование медью (Wp=0,31 Дж; с производительностью 1 мин/см); обработка БУФО (образец №2).- cementation (W p = 2.83 J; with a productivity of 5 min / cm 2 ); alloying with copper (W p = 0.31 J; with a productivity of 1 min / cm); processing BUFO (sample No. 2).

Результаты измерения шероховатости поверхности образца №1 после цементации и электроэрозионного легирования серебром представлены в таблице 4 и с последующей обработкой БУФО в таблице 5.The results of measuring the surface roughness of sample No. 1 after cementation and electroerosive alloying with silver are presented in table 4 and with subsequent processing of BUFD in table 5.

Шероховатость поверхности образца №1 после цементации и ЭЭЛ серебромRoughness of the surface of sample No. 1 after cementation and EEL silver

Таблица 4Table 4 Значение шероховатости поверхности в отдельных точках, мкмThe value of the surface roughness at individual points, microns Среднее значение параметра шероховатости, мкмThe average value of the roughness parameter, microns Ra R a 1,921.92 3,33.3 1,551.55 2,572,57 2,152.15 2,042.04 Rz R z Ra R a Rz R z 5,435.43 9,379.37 4,384.38 7,267.26 6,176.17 5,765.76 2,262.26 6,406.40

Шероховатость поверхности образца №1 после цементации, ЭЭЛ серебром и обработки БУФОThe surface roughness of sample No. 1 after cementation, EEL silver and processing BUFO

Таблица 5Table 5 Значение шероховатости поверхности в отдельных точках, мкмThe value of the surface roughness at individual points, microns Среднее значение параметра шероховатости, мкмThe average value of the roughness parameter, microns Ra R a 0,590.59 0,860.86 1,271.27 0,470.47 1,331.33 0,760.76 0,590.59 Rz R z Ra R a Rz R z 1,681.68 2,442.44 3,593,59 1,331.33 3,763.76 2,142.14 1,681.68 0,880.88 2,492.49

Следует отметить, что при ЭЭЛ серебром диаметр образца увеличился на 0,05 мм, а после обработки БУФО снизился на 0,03 мм.It should be noted that with EEL silver, the diameter of the sample increased by 0.05 mm, and after treatment with BFU decreased by 0.03 mm.

На фиг.7 изображен микрошлиф, и распределение микротвердости в образце №1 из стали 40Х. Как видно из рисунка на поверхности образца располагается слой с твердостью порядка 80-90 HV, который ниже микротвердости основы (220 HV) и глубиной до 35 мкм. Далее, по мере углубления микротвердость плавно повышается и на глубине ~ 60 мкм достигает максимального значения 470 HV, после чего снова плавно понижается до глубины 100 мкм, на которой соответствует микротвердости основы.Figure 7 shows a microsection, and the distribution of microhardness in sample No. 1 of steel 40X. As can be seen from the figure, a layer with a hardness of the order of 80-90 HV is located on the surface of the sample, which is lower than the microhardness of the base (220 HV) and a depth of up to 35 μm. Further, with deepening, the microhardness gradually increases and reaches a maximum value of 470 HV at a depth of ~ 60 μm, after which it again gradually decreases to a depth of 100 μm, at which the microhardness of the base corresponds.

Результаты измерения шероховатости поверхности образца №2 после цементации и электроэрозионного легирования медью представлены в таблице бис последующей обработкой БУФО в таблице 7.The results of measuring the surface roughness of sample No. 2 after cementation and electroerosive alloying with copper are presented in table bis by subsequent processing of BUFO in table 7.

Шероховатость поверхности образца №2 после цементации и ЭЭЛ медьюThe surface roughness of sample No. 2 after cementation and EEL copper

Таблица 6Table 6 Значение шероховатости поверхности в отдельных точках, мкмThe value of the surface roughness at individual points, microns Среднее значение параметра шероховатости, мкмThe average value of the roughness parameter, microns Ra R a 3,023.02 4,464.46 2,52,5 3,383.38 2,142.14 3,413.41 Rz R z Ra R a Rz R z 8,548.54 12,6312.63 7,077.07 9,679.67 6,066.06 10,210,2 3,153.15 9,039.03

Шероховатость поверхности образца №2 после цементации, ЭЭЛ медью и обработки БУФОThe surface roughness of sample No. 2 after cementation, EEL copper and processing BUFO

Таблица 7Table 7 Значение шероховатости поверхности в отдельных точках, мкмThe value of the surface roughness at individual points, microns Среднее значение параметра шероховатости, мкмThe average value of the roughness parameter, microns Ra R a 0,550.55 0,650.65 0,910.91 0,620.62 0,870.87 0,710.71 0,510.51 Rz R z Ra R a Rz R z 3,053.05 2,402.40 2,352,35 2,642.64 2,482.48 3,013.01 3,253.25 0,800.80 3,193.19

На фиг.8 изображен микрошлиф, и распределение микротвердости в образце №2. Как видно из рисунка на поверхности образца располагается слой с твердостью порядка 140-170 HV, который ниже микротвердости основы (220 HV) и глубиной до 40 мкм. Далее, по мере углубления микротвердость плавно повышается и на глубине ~ 75 мкм достигает максимального значения 510 HV, после чего снова плавно понижается до глубины 120 мкм и на которой соответствует микротвердости основы.On Fig depicts a microsection, and the distribution of microhardness in sample No. 2. As can be seen from the figure, a layer with a hardness of the order of 140-170 HV is located on the surface of the sample, which is lower than the microhardness of the base (220 HV) and a depth of up to 40 μm. Further, with deepening, the microhardness gradually increases and reaches a maximum value of 510 HV at a depth of ~ 75 μm, after which it again smoothly decreases to a depth of 120 μm and at which it corresponds to the microhardness of the base.

Отмечено, что при ЭЭЛ медью диаметр образца увеличился на 0,04 мм, а после обработки БУФО снизился на 0,02 мм.It was noted that with EEL with copper, the diameter of the sample increased by 0.04 mm, and after treatment with BFU it decreased by 0.02 mm.

Анализируя проведенные исследования можно сказать, что при нанесении мягких антифрикционных металлов, например меди или серебра на участки, цементированные методом ЭЭЛ, поверхность детали формируется из двух слоев:Analyzing the studies performed, it can be said that when applying soft antifriction metals, for example, copper or silver to areas cemented by the EEL method, the surface of the part is formed of two layers:

- слоя из мягкого антифрикционного металла, находящегося снаружи; и- a layer of soft antifriction metal located outside; and

- слоя из твердого износостойкого металла, находящегося ниже.- a layer of hard wear-resistant metal below.

Нанесение мягкого антифрикционного металла позволяет при последующей обработке БУФО получить качественный износостойкий слой с требуемой шероховатостью.The application of a soft antifriction metal makes it possible to obtain a high-quality wear-resistant layer with the required roughness during subsequent processing of the BUFO.

Толщину нанесенного слоя из мягкого антифрикционного материала можно регулировать за счет режима ЭЭЛ, способа нанесения и материала электрода. Так, на механизированной установке ЭИЛ - 9, используя электроды из оловянной бронзы, можно формировать слои до 2,5 мм, увеличивая диаметр подступичной части вала на 5,0 мм.The thickness of the applied layer of soft antifriction material can be adjusted due to the EEL mode, application method and electrode material. So, on the mechanized installation EIL - 9, using electrodes made of tin bronze, it is possible to form layers up to 2.5 mm, increasing the diameter of the underside of the shaft by 5.0 mm.

Радиус перехода (галтели) на участке от утолщенной части вала к обычному диаметру можно формировать:The radius of the transition (fillet) in the area from the thickened part of the shaft to the usual diameter can be formed:

- снижая энергию разряда;- reducing the discharge energy;

- повышая усилие обкатки.- increasing break-in force.

К достоинствам предлагаемого способа можно отнести: экономию металла при изготовлении валов с увеличенным диаметром, а также упрощение технологии их изготовления.The advantages of the proposed method include: saving metal in the manufacture of shafts with increased diameter, as well as simplifying the technology for their manufacture.

Claims (17)

1. Способ изготовления неподвижного соединения типа вал-ступица стальных деталей, включающий формирование покрытия методом электроэрозионного легирования, по крайней мере, на одной из сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей с последующей их сборкой, отличающийся тем, что на внутренней поверхности ступицы в зонах, примыкающих к ее торцам, методом электроэрозионного легирования формируют кольцеобразный диффузионный слой, при этом толщину нанесенного слоя из мягкого антифрикционного материала и шероховатость сопрягаемых поверхностей обеспечивают за счет выбора режимов электроэрозионного легирования, материала электрода и способа нанесения слоя мягкого антифрикционного материала.1. A method of manufacturing a fixed joint such as a shaft-hub of steel parts, comprising forming a coating by electroerosive alloying, at least on one of the mating surfaces of the parts to be joined, followed by their assembly, characterized in that on the inner surface of the hub in areas adjacent to it the ends, by the method of electroerosive alloying form an annular diffusion layer, while the thickness of the applied layer of soft antifriction material and the roughness of the mating surfaces These are ensured by choosing the modes of electroerosive alloying, electrode material, and the method of applying a layer of soft antifriction material. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кольцеобразный диффузионный слой шириной 5-10 мм формируют электродом-инструментом из меди или оловянной бронзы при энергии разряда 0,01-3,4 Дж на поверхностях канавок, выполненных на посадочном диаметре ступицы.2. The method according to claim 1, characterized in that the annular diffusion layer with a width of 5-10 mm is formed by an electrode-tool made of copper or tin bronze with a discharge energy of 0.01-3.4 J on the surfaces of the grooves made on the landing diameter of the hub. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольцеобразный диффузионный слой формируют на поверхностях канавок ступицы при энергии разряда 0,01-0,5 Дж на воздухе.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an annular diffusion layer is formed on the surfaces of the hub grooves at a discharge energy of 0.01-0.5 J in air. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольцеобразный диффузионный слой формируют на поверхностях канавок ступицы при энергии разряда 0,01-3,4 Дж в защитной среде аргона.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an annular diffusion layer is formed on the surfaces of the hub grooves at a discharge energy of 0.01-3.4 J in a protective argon atmosphere. 5. Способ изготовления неподвижного соединения типа вал-ступица стальных деталей, включающий формирование покрытия методом электроэрозионного легирования, по крайней мере, на одной из сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей с последующей их сборкой, отличающийся тем, что подступичную поверхность вала подвергают цементации методом электроэрозионного легирования, после чего на цементированный слой методом электроэрозионного легирования наносят слой мягкого антифрикционного материала, а затем обрабатывают его методом поверхностно-пластической деформации, при этом толщину нанесенного слоя из мягкого антифрикционного материала и шероховатость сопрягаемых поверхностей обеспечивают за счет выбора режимов электроэрозионного легирования, материала электрода и способа нанесения слоя мягкого антифрикционного материала.5. A method of manufacturing a fixed joint such as a shaft-hub of steel parts, including forming a coating by electroerosive alloying, at least on one of the mating surfaces of the parts to be joined, followed by their assembly, characterized in that the approach surface of the shaft is subjected to cementation by electroerosive alloying, after whereby a layer of soft antifriction material is applied to the cemented layer by electroerosive alloying and then treated with a surface plastic deformation, while the thickness of the applied layer of soft antifriction material and the roughness of the mating surfaces are ensured by the choice of modes of electroerosive alloying, electrode material and the method of applying a layer of soft antifriction material. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что подступичную поверхность вала подвергают цементации методом электроэрозионного легирования графитовым электродом при энергии разряда 0,1-6,8 Дж.6. The method according to claim 5, characterized in that the approach surface of the shaft is subjected to cementation by electroerosive alloying with a graphite electrode at a discharge energy of 0.1-6.8 J. 7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что цементированную подступичную поверхность вала подвергают электроэрозионному легированию серебром или медью.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the cemented access surface of the shaft is subjected to electroerosive alloying with silver or copper. 8. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что цементированную подступичную поверхность вала подвергают электроэрозионному легированию электродом из оловянной бронзы, при этом формируют мягкий антифрикционный слой толщиной до 2,5 мм и увеличивают диаметр под ступичной части вала на 5,00 мм.8. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the cemented access surface of the shaft is subjected to electroerosive alloying with a tin bronze electrode, and a soft antifriction layer is formed up to 2.5 mm thick and the diameter under the hub part of the shaft is increased by 5.00 mm . 9. Способ по п.5, отличающийся тем, что в зоне подступичной поверхности вала формируют радиус перехода (галтели) от участка вала большего диаметра к участку вала меньшего диаметра путем снижения энергии разряда и/или повышения усилия поверхностно-пластического деформирования.9. The method according to claim 5, characterized in that a transition radius (fillet) is formed in the area near the shaft surface of the shaft from a portion of a shaft of a larger diameter to a portion of a shaft of a smaller diameter by reducing the discharge energy and / or increasing the force of surface plastic deformation. 10. Способ изготовления неподвижного соединения типа вал-ступица стальных деталей, включающий формирование покрытия методом электроэрозионного легирования, по крайней мере, на одной из сопрягаемых поверхностей соединяемых деталей с последующей их сборкой, отличающийся тем, что на внутренней поверхности ступицы в зонах, примыкающих к ее торцам, методом электроэрозионного легирования формируют кольцеобразный диффузионный слой, а подступичную поверхность вала подвергают цементации методом электроэрозионного легирования, после чего на цементированный слой методом электроэрозионного легирования наносят слой мягкого антифрикционного материала, а затем обрабатывают его методом поверхностно-пластической деформации, при этом толщину нанесенного слоя из мягкого антифрикционного материала и шероховатость сопрягаемых поверхностей обеспечивают за счет выбора режимов электроэрозионного легирования, материала электрода и способа нанесения слоя мягкого антифрикционного материала.10. A method of manufacturing a fixed joint such as a shaft-hub of steel parts, comprising forming a coating by electroerosive alloying, at least on one of the mating surfaces of the parts to be joined, followed by their assembly, characterized in that on the inner surface of the hub in areas adjacent to it at the ends, by the method of electroerosive alloying, an annular diffusion layer is formed, and the approach surface of the shaft is cemented by the method of electroerosive alloying, after which a cemented layer is applied by a method of electroerosive alloying to apply a layer of soft antifriction material, and then it is treated by the method of surface plastic deformation, while the thickness of the applied layer of soft antifriction material and the roughness of the mating surfaces are ensured by the choice of modes of erosion alloying, electrode material and the method of applying a layer of soft antifriction material. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что кольцеобразный диффузионный слой шириной 5-10 мм формируют электродом-инструментом из меди или оловянной бронзы при энергии разряда 0,01-3,4 Дж на поверхностях канавок, выполненных на посадочном диаметре ступицы.11. The method according to claim 10, characterized in that the annular diffusion layer 5-10 mm wide is formed by a copper or tin bronze electrode with a discharge energy of 0.01-3.4 J on the surfaces of the grooves made on the landing diameter of the hub. 12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что кольцеобразный диффузионный слой формируют на поверхностях канавок ступицы при энергии разряда 0,01-0,5 Дж на воздухе.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that an annular diffusion layer is formed on the surfaces of the hub grooves at a discharge energy of 0.01-0.5 J in air. 13. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что кольцеобразный диффузионный слой формируют на поверхностях канавок ступицы при энергии разряда 0,01-3,4 Дж в защитной среде аргона.13. The method according to claim 10 or 11, characterized in that an annular diffusion layer is formed on the surfaces of the hub grooves at a discharge energy of 0.01-3.4 J in a protective argon atmosphere. 14. Способ по п.10, отличающийся тем, что подступичную поверхность вала подвергают цементации методом электроэрозионного легирования графитовым электродом при энергии разряда 0,1-6,8 Дж.14. The method according to claim 10, characterized in that the access surface of the shaft is subjected to cementation by electroerosive alloying with a graphite electrode at a discharge energy of 0.1-6.8 J. 15. Способ по п.10 или 14, отличающийся тем, что цементированную подступичную поверхность вала подвергают электроэрозионному легированию серебром или медью.15. The method according to claim 10 or 14, characterized in that the cemented access surface of the shaft is subjected to electroerosive alloying with silver or copper. 16. Способ по п.10 или 14, отличающийся тем, что цементированную подступичную поверхность вала подвергают электроэрозионному легированию электродом из оловянной бронзы, при этом формируют мягкий антифрикционный слой толщиной до 2,5 мм и увеличивают диаметр подступичной части вала на 5,00 мм.16. The method according to claim 10 or 14, characterized in that the cemented access surface of the shaft is subjected to electroerosive alloying with a tin bronze electrode, while forming a soft antifriction layer with a thickness of up to 2.5 mm and increasing the diameter of the underside of the shaft by 5.00 mm. 17. Способ по п.10, отличающийся тем, что в зоне подступичной поверхности вала формируют радиус перехода (галтели) от участка вала большего диаметра к участку вала меньшего диаметра путем снижения энергии разряда и/или повышения усилия поверхностно-пластического деформирования. 17. The method according to claim 10, characterized in that a transition radius (fillet) is formed in the area near the shaft surface of the shaft from a portion of a shaft of a larger diameter to a portion of a shaft of a smaller diameter by reducing the discharge energy and / or increasing the force of surface plastic deformation.
RU2012104086/12A 2012-02-06 2012-02-06 Method to manufacture fixed joint of hub-shaft type for steel parts (versions) RU2501986C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012104086/12A RU2501986C2 (en) 2012-02-06 2012-02-06 Method to manufacture fixed joint of hub-shaft type for steel parts (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012104086/12A RU2501986C2 (en) 2012-02-06 2012-02-06 Method to manufacture fixed joint of hub-shaft type for steel parts (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012104086A RU2012104086A (en) 2013-08-20
RU2501986C2 true RU2501986C2 (en) 2013-12-20

Family

ID=49162338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012104086/12A RU2501986C2 (en) 2012-02-06 2012-02-06 Method to manufacture fixed joint of hub-shaft type for steel parts (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2501986C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2615096C2 (en) * 2015-06-23 2017-04-03 Василий Сигизмундович Марцинковский Method of electrical surface alloying of steel detail and its application for finning tube heat exchanger
RU2648425C2 (en) * 2016-02-24 2018-03-26 Василий Сигизмундович Марцинковский Method of increasing wear-resistance of face surfaces of rings from heat-resistant alloys of impact mechanical seal (ims) working in cryogenic environments (variants)
RU2648434C2 (en) * 2016-04-27 2018-03-26 Василий Сигизмундович Марцинковский Method of processing of contacting sealing surfaces elements made from heat-resistant alloys of the pulse face seal (pfs) operating in cryogenic environments (variants)
RU2711074C1 (en) * 2019-04-11 2020-01-15 Василий Сигизмундович Марцинковский Method of increasing wear resistance of steel parts
RU2766097C1 (en) * 2021-04-05 2022-02-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" Method for obtaining a key connection on shafts by spot electromechanical processing

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU833424A1 (en) * 1979-09-21 1981-05-30 Кишиневский Тракторный Завод Method of applying coating
SU1313610A1 (en) * 1985-08-19 1987-05-30 Одесский Политехнический Институт Method for applying coatings
SU1734968A1 (en) * 1988-09-20 1992-05-23 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Method of electric-erosive alloying
JP2003166539A (en) * 2001-11-28 2003-06-13 Nippon Densan Corp Surface modification method of dynamic pressure generating groove of fluid dynamic bearing unit and tools used therefor
RU2410212C2 (en) * 2009-02-24 2011-01-27 Василий Сигизмундович Марцинковский Procedure for treatment of conjugated surfaces of steel and/or iron parts

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU833424A1 (en) * 1979-09-21 1981-05-30 Кишиневский Тракторный Завод Method of applying coating
SU1313610A1 (en) * 1985-08-19 1987-05-30 Одесский Политехнический Институт Method for applying coatings
SU1734968A1 (en) * 1988-09-20 1992-05-23 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Method of electric-erosive alloying
JP2003166539A (en) * 2001-11-28 2003-06-13 Nippon Densan Corp Surface modification method of dynamic pressure generating groove of fluid dynamic bearing unit and tools used therefor
RU2410212C2 (en) * 2009-02-24 2011-01-27 Василий Сигизмундович Марцинковский Procedure for treatment of conjugated surfaces of steel and/or iron parts

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2615096C2 (en) * 2015-06-23 2017-04-03 Василий Сигизмундович Марцинковский Method of electrical surface alloying of steel detail and its application for finning tube heat exchanger
RU2648425C2 (en) * 2016-02-24 2018-03-26 Василий Сигизмундович Марцинковский Method of increasing wear-resistance of face surfaces of rings from heat-resistant alloys of impact mechanical seal (ims) working in cryogenic environments (variants)
RU2648434C2 (en) * 2016-04-27 2018-03-26 Василий Сигизмундович Марцинковский Method of processing of contacting sealing surfaces elements made from heat-resistant alloys of the pulse face seal (pfs) operating in cryogenic environments (variants)
RU2711074C1 (en) * 2019-04-11 2020-01-15 Василий Сигизмундович Марцинковский Method of increasing wear resistance of steel parts
RU2766097C1 (en) * 2021-04-05 2022-02-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" Method for obtaining a key connection on shafts by spot electromechanical processing

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012104086A (en) 2013-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2501986C2 (en) Method to manufacture fixed joint of hub-shaft type for steel parts (versions)
US7685717B2 (en) Method for manufacturing a bearing raceway member
Tarelnyk et al. New method of friction assemblies reliability and endurance improvement
RU2410212C2 (en) Procedure for treatment of conjugated surfaces of steel and/or iron parts
EP1620230B1 (en) Method for treating the surface of a machine element
JP7014893B2 (en) How to manufacture bearing components and bearing components
CN112739922B (en) Rolling bearing and main shaft support device for wind power generation
JP2013160314A (en) Rolling bearing
RU2528070C2 (en) Perfection of conformability of friction pair "bearing insert - shaft journal"
JP4186568B2 (en) Rolling bearing and method for manufacturing inner ring of rolling bearing
JP2010025311A (en) Rolling bearing and method of manufacturing the same
Tarelnyk et al. Application of wear-resistant nanostructures formed by ion nitridizing & electrospark alloying for protection of rolling bearing seat surfaces
JP2007327632A (en) Rolling sliding member and rolling device
JP2007155022A (en) Rolling device
JP4513775B2 (en) Rolling device for rolling mill roll neck
CN110864045B (en) Ball bearing with replaceable wear contact areas
US11319994B2 (en) Thrust roller bearing
Tarelnyk et al. Improvement of fixed joints quality by integrated technologies of electroerosive alloying
JP2014077522A (en) Bearing
JP2003329048A (en) Manufacturing method for bearing raceway member
JP4026514B2 (en) Rolling bearing member and method for manufacturing rolling bearing member
JP2009243619A (en) Rolling slide member and bearing for steel pipe forming roll
JP2009008135A (en) Bearing unit
JPH03117723A (en) Roller bearing
US20190113078A1 (en) Rolling bearing, and abrasion resistance treatment method for bearing raceway surface

Legal Events

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

Effective date: 20190207