RU2763467C1 - Способ формирования защитного покрытия на поверхности стального резьбового вала резьбового соединения устройства для балансировки автомобильных колес - Google Patents
Способ формирования защитного покрытия на поверхности стального резьбового вала резьбового соединения устройства для балансировки автомобильных колес Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763467C1 RU2763467C1 RU2021106959A RU2021106959A RU2763467C1 RU 2763467 C1 RU2763467 C1 RU 2763467C1 RU 2021106959 A RU2021106959 A RU 2021106959A RU 2021106959 A RU2021106959 A RU 2021106959A RU 2763467 C1 RU2763467 C1 RU 2763467C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- threaded shaft
- range
- steel
- steel threaded
- carried out
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/78—Combined heat-treatments not provided for above
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
- C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области высокоточной обработки деталей из легированных сталей и формированию на них специальных защитных покрытий и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для обработки широкого ассортимента деталей машин и инструмента, изготовленных из легированных сталей. Способ формирования защитного азотированного покрытия на поверхности стального резьбового вала резьбового соединения устройства для балансировки автомобильных колес включает проведение объемной закалки и отпуска заготовки стального резьбового вала и ионно-плазменное азотирование поверхности стального резьбового вала. Упомянутую заготовку вала закаливают с получением объемной твердости в диапазоне 35-40 HRC. Далее проводят чистовую окончательную высокоточную механическую обработку подвергнутой закалке и отпуску заготовки резьбового вала с получением готового стального резьбового вала и осуществляют его ионно-плазменное азотирование до получения толщины защитного азотированного покрытия в диапазоне 0,3-0,4 мм повышенной твердости в диапазоне 55-65 HRC. Обеспечивается повышение срока службы покрытия в условиях эрозии и коррозии.
Description
Способ относится к области высокоточной обработки деталей из легированных сталей и формированию на них специальных защитных покрытий. Может быть использован в машиностроении и других областях промышленности для обработки широкого ассортимента деталей машин и инструмента, изготовленных из легированных сталей.
Одним из основных показателей качества балансировочных станков и их составляющих является их надежность. Наиболее распространенной причиной отказов составляющих балансировочных станков признана не поломка, а износ и повреждение рабочих поверхностей в процессе эксплуатации их деталей и рабочих органов. Как правило, все разрушения деталей начинаются с разрушения их поверхностей.
Применение упрочняющих и защитных покрытий существенно повышает качество продукции в машиностроении, обеспечивает надежную работу узлов и деталей в тяжелых условиях эксплуатации оборудования, позволяет снизить материальные и энергетические затраты на эксплуатацию машин, уменьшить расход дорогостоящих конструкционных материалов.
Известен способ изготовления деталей из конструкционных сталей [1], включающий черновую механическую обработку, стабилизирующий отпуск, окончательную механическую обработку и двухступенчатое газовое азотирование с выдержкой в атмосфере аммиака сначала при температуре 510-515°С, затем при 540-545°С и последующее охлаждение. Окончательную механическую обработку проводят путем двухкратной чистовой механической обработки с промежуточным и окончательным отпуском в селитровой ванне при температуре 520-540°С в течение 0,25-0,5 ч, а двухступенчатое газовое азотирование деталей проводят в постоянном магнитном поле напряженностью 100-150 Э в течение 1-2 ч с последующим охлаждением со скоростью 20-30°С/мин.
Такой способ позволяет повысить твердость и износостойкость обработанных поверхностей, а также несколько снизить деформацию деталей при обработке. Недостатком способа-аналога является то, что при обработке таким способом происходят деформации длинномерной детали, требующие последующей механической обработки - правки и хонингования, что значительно ухудшает качество азотированного слоя.
Известен способ азотирования в плазме тлеющего разряда [2], 20.01.2006), включающий азотирование в тлеющем разряде, для осуществления которого проводят вакуумный нагрев изделий в плазме азота повышенной плотности и закалку, плазму азота повышенной плотности формируют в кольцевой области вращения электронов, захваченных магнитным полем, силовые линии которого параллельны обрабатываемой поверхности, при этом электронное облако максимально локализовано у детали-катода.
Главным недостатком данного аналога является сложность его реализации и то, что с увеличением габаритов детали требуется увеличение размеров магнитной системы для получения достаточной индуктивности, что не всегда возможно.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ азотирования деталей узлов трения скольжения с получением наноструктурированного приповерхностного слоя [3], включающий предварительную термообработку и последующее азотирование деталей, причем в нем согласно изобретению в качестве предварительной термообработки используют закалку при температуре 920-940°С, последующий высокий отпуск с нагревом до 600-650°С в течение 2-10 часов и удаление обезуглероженного слоя, затем проводят ионно-плазменное азотирование в диапазоне температур 500-570°С при напряжении на катоде 300-320 В, плотности тока 0,20-0,23 мА/см2, при использовании в качестве газовой среды аммиака со степенью диссоциации от нуля до 80%, расходе аммиака до 20 дм3/ч, давлении в камере при катодном распылении 1,3-1,35 Па, при насыщении 5-8 ГПа, при этом азотирование проводят в режиме циклического изменения температуры и степени диссоциации аммиака, при этом в первой половине цикла температура составляет 570°С при максимальном азотном потенциале, а во второй половине цикла температуру снижают до 500°С, при этом азотный потенциал снижают за счет увеличения степени диссоциации аммиака до 40-80%, при этом число упомянутых циклов должно быть не менее 10.
Недостатком способа-прототипа являются невысокие функциональные возможности.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение функциональных возможностей, обусловленных повышением прочностных характеристик поверхности, контактной долговечности и износостойкости стальных деталей.
Поставленная задача достигается тем, что в способе формирования защитного азотированного покрытия на поверхности стального резьбового вала резьбового соединения устройства для балансировки автомобильных колес, включающий проведение объемной закалки и отпуска заготовки стального резьбового вала и ионно-плазменное азотирование поверхности стального резьбового вала, согласно изобретению упомянутую заготовку вала закаливают с получением объемной твердости в диапазоне 35-40 HRC, далее проводят чистовую окончательную высокоточную обработку подвергнутой закалке и отпуску заготовки резьбового вала с получением готового стального резьбового вала и осуществляют его ионно-плазменное азотирование до получения толщины защитного азотирования покрытия в диапазоне 0,3-0,4 мм повышенной твердости в диапазоне 55-65 HRC.
Достигаемым техническим результатом является повышение срока службы покрытия в условиях эрозии и коррозии.
Предлагаемый способ работает следующим образом. Вначале на металлорежущих станках производится черновая (предварительная) обработка валов.
Далее для снятия внутренних напряжений проводится объемная закалка и отпуск заготовок вала. Для получения объемной твердости на всю глубину заготовки вала закаливают, получая объемную твердость у вала в диапазоне 35…40 HRc. На высокоточных станках с ЧПУ осуществляется чистовая, окончательная (высокоточная) механическая обработка закаленных заготовок валов.
Далее уже готовые точные детали резьбового вала подвергаются ионно-плазменному азотированию. Ионно-плазменное азотирование резьбового вала проводится до получения толщины защитного слоя в диапазоне 0,3…0,4 миллиметра повышенной твердости, в диапазоне 55…65 HRc.
Высокая объемная твердость резьбового вала и увеличенная толщина защитного слоя на резьбовом валу обеспечивает высокую жесткость витков резьбового соединения на вале при высоких нагрузках во время зажима автомобильного колеса на балансировочном устройстве.
Ионно-плазменное азотирование резьбового вала проводится при рабочей температуре в диапазоне 530…540 градусов по Цельсию. При этом, в результате азотирования создается нанокомпозитный поверхностный слой высокой твердости, без изменения геометрических размеров деталей.
Источники информации
1. Патент на изобретение RU 2250273, МПК7 С23С 8/26, опубл. 12.20.2002
2. Патент на изобретение РФ №2409700, кл. С23С 8/36, С23С 8/24, C21D 9/22, опубл. 20.01.2006
3. Патент на изобретение RU №2522872 МПК С23С 8/36, опубл. 20.07.2014
Claims (1)
- Способ формирования защитного азотированного покрытия на поверхности стального резьбового вала резьбового соединения устройства для балансировки автомобильных колес, включающий проведение объемной закалки и отпуска заготовки стального резьбового вала и ионно-плазменное азотирование поверхности стального резьбового вала, отличающийся тем, что упомянутую заготовку вала закаливают с получением объемной твердости в диапазоне 35-40 HRC, далее проводят чистовую окончательную высокоточную обработку подвергнутой закалке и отпуску заготовки резьбового вала с получением готового стального резьбового вала и осуществляют его ионно-плазменное азотирование до получения толщины защитного азотирования покрытия в диапазоне 0,3-0,4 мм повышенной твердости в диапазоне 55-65 HRC.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106959A RU2763467C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Способ формирования защитного покрытия на поверхности стального резьбового вала резьбового соединения устройства для балансировки автомобильных колес |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106959A RU2763467C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Способ формирования защитного покрытия на поверхности стального резьбового вала резьбового соединения устройства для балансировки автомобильных колес |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2763467C1 true RU2763467C1 (ru) | 2021-12-29 |
Family
ID=80039865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021106959A RU2763467C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Способ формирования защитного покрытия на поверхности стального резьбового вала резьбового соединения устройства для балансировки автомобильных колес |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2763467C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1335637C (en) * | 1987-08-20 | 1995-05-23 | Renato Della Torre | Process and means for making metal inking rolls, particularly for flexographic printing, with highly hardened superficially engraved layer, and rolls obtained with such process and means |
| US5514064A (en) * | 1987-08-20 | 1996-05-07 | Della Torre; Renato | Process and means for making metal inking rolls |
| RU2522872C2 (ru) * | 2012-06-13 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ азотирования деталей машин с получением наноструктурированного приповерхностного слоя и состав слоя |
| RU2532777C1 (ru) * | 2013-04-19 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ комбинированной химико-термической обработки деталей машин из теплостойких сталей |
| CN104962856A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-10-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种使钢的渗氮或快速加热淬火硬化层厚度和硬度倍增的复合改性方法 |
-
2021
- 2021-03-16 RU RU2021106959A patent/RU2763467C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1335637C (en) * | 1987-08-20 | 1995-05-23 | Renato Della Torre | Process and means for making metal inking rolls, particularly for flexographic printing, with highly hardened superficially engraved layer, and rolls obtained with such process and means |
| US5514064A (en) * | 1987-08-20 | 1996-05-07 | Della Torre; Renato | Process and means for making metal inking rolls |
| RU2522872C2 (ru) * | 2012-06-13 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ азотирования деталей машин с получением наноструктурированного приповерхностного слоя и состав слоя |
| RU2532777C1 (ru) * | 2013-04-19 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ комбинированной химико-термической обработки деталей машин из теплостойких сталей |
| CN104962856A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-10-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种使钢的渗氮或快速加热淬火硬化层厚度和硬度倍增的复合改性方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7052019B2 (en) | Piston ring and method of manufacturing the same | |
| WO2014196614A1 (ja) | ピストンリング及びその素材並びにそれらの製造方法 | |
| CN105385829B (zh) | 一种锻钢曲轴材料的表面可控复合强化方法 | |
| CN111690794B (zh) | 一种工程机械终传动齿轮的制备方法 | |
| JP6312988B2 (ja) | 大型ピストンリングの製造方法、大型ピストンリング素材、及び大型ピストンリング。 | |
| CN110468259B (zh) | 一种抗磨液压泵零件的制备方法 | |
| CN111485070A (zh) | 一种减摩耐磨齿轮零件的制备工艺 | |
| CN110616401B (zh) | 一种耐磨液压泵零件的制备方法 | |
| Cheng et al. | Research status of the influence of machining processes and surface modification technology on the surface integrity of bearing steel materials | |
| JP4644236B2 (ja) | 低電流高密度によるプラズマ窒化方法及び低電流高密度によるプラズマ窒化装置 | |
| RU2763467C1 (ru) | Способ формирования защитного покрытия на поверхности стального резьбового вала резьбового соединения устройства для балансировки автомобильных колес | |
| RU2419676C1 (ru) | Способ ионно-вакуумного азотирования длинномерной стальной детали в тлеющем разряде | |
| CN110484696B (zh) | 一种减摩抗磨液压泵零件的制备方法 | |
| CN110629170B (zh) | 一种提高高压液压泵零件耐磨性的方法 | |
| RU2777830C1 (ru) | Способ получения резьбовых сегментов сборной быстросъемной гайки резьбового соединения устройства для балансировки автомобильных колес | |
| KR101719452B1 (ko) | 열간단조금형의 표면처리방법 및 그 열간단조금형 | |
| EP2134879B1 (en) | Method for producing a crankshaft, in particular for diesel engines | |
| CN101700613A (zh) | 一种汽车双节驱动桥隔圈的加工工艺 | |
| Karunathilaka et al. | Effect of contact pressure applied on tool surface during cold forging on fatigue life of tool steel | |
| CN112760477A (zh) | 一种rv减速器偏心轴的高精度表面复合强化方法 | |
| EP3054026A1 (en) | Method of combined surface treatment of tool steels | |
| CN111411202B (zh) | 一种增加滚轮表面压应力深度的加工工艺 | |
| Shepelenko et al. | Creation of new technological methods for surface engineering based on broaching | |
| JP4877502B2 (ja) | 窒素含有Ｃｒ被膜およびこの被膜を有する機械部材 | |
| CN115556005A (zh) | 一种基于新型复合工艺的齿轮高表面完整性创成方法 |