SE467831B - Foerfarande foer att aastadkomma slitytor paa metallfoeremaal genom ytbehandling - Google Patents

Description

467 851 å __ - is g.. bestående av i stort sett oförändrade partiklar, t.ex. titan- karbid, i en matris av den omsmälta grundmetallen.

En förbättring av nötningsmotståndet enligt ovan innebär också en försämrad bearbetbarhet.

Vid ytbehandling enligt det ovan beskrivna förfarandet fås en yta med dålig slipbarhet, speciellt då keramer eller karbider tillförs under behandlingen.

Orsaken till detta är dels att det vid kontakten mellan slip- skivan och den behandlade ytan finns en stor risk för att karbiderna/keramerna får "krosskador" eller rycks loss från metallmatrisen, s.k. "pull outs". Vidare innebär det höga kontakttrycket mellan slipskivan och den ytbehandlade ytan, som krävs vid slipning av denna typ av materialstruktur, en mycket hög temperatur i skärzonen, vilket leder till blåan- löpning av metallen i metallkompositen.

Detta innebär alltså att en slipning av en ytbehandlad yta enligt den nämnda metoden avsevärt försämrar ytans egenskaper.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma_ett för- farande som på ett rationellt sätt möjliggör bearbetning av nämnda slitytor. Detta åstadkommes enligt uppfinningen i huvud- sak med hjälp av de kännetecken som framgår av efterföljande patentkrav 1.

Med föreliggande uppfinning uppnås alltså ett ytskikt med hög nötningsresistens och låg friktion, som genom gnistbearbetning erhållit önskat mått och som är-homogent förbundet med grund- materialet, utan risk för att detta flisar ur eller lossnar på. annat sätt. Grundmaterialet erhåller alltså ett ytskikt med exakta mått och goda tribologiska egenskaper, som kan utsättas för höga belastningar utan att ytskiktet lossnar.

Uppfinningen skall nedan förklaras närmare med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka 3' 467 851 figur 1 med en perspektivvy visar ett metallföremål vars metall- yta behandlats enligt föreliggande uppfinning; figur 2 visar en metallografisk bild av ett etsat metallföremål som ytimpregnerats; figur 3 illustrerar ett snitt i en ytimpregnerad yta; figur"¶ illustrerar ett snitt av en ytimpregnerad yta efter tilljämning av densamma; figur 5 illustrerar ett exempel på två maskinkomponenter, kuggar, som ytimpregnerats; figur 6 illustrerar med en perspektivvy ett metallföremål med en cirkulär ytimpregneringssträng; figur 7 illustrerar med en perspektivvy metallföremålet enligt figur 6 under ett trådgnistningsmoment; figur 8 illustrerar med en perspektivvy en dyna som åstadkommits genom trådgnistning av metallföremålet enligt figur 6; figur 9 illustrerar med en perspektivvy en stämpel som samtidigt åstadkommits genom trådgnistning av metallföremålet enligt figur 6; figur 10 illustrerar ett snitt genom den övre delen av dynan och den undre delen av stämpeln enligt figurerna 8 och 9; figur ll illustrerar med en perspektivvy en dyna som ytimpreg- nerats längs botten- och ändkanter; figur 12 illustrerar ett snitt av dynan enligt figur ll; figur 13 illustrerar ett snitt av en dyna enligt figur ll och 12 under en sänkgnistoperation; figur 14 illustrerar med ett snitt ytimpregnerade och sänkgnist- behandlade partier av en dyna enligt figur 10 och 11. 'n 4. 467 851 För att skapa ytor med självsmörjande egenskaper hos metall- ytor 1 på föremål 2 av metall eller annat lämpligt material, i ytimpregneras metallytorna l genom att deras ytskikt 3 smältes med hög energi, t.ex. laserstrålar 4, samtidigt som en metall, metallegering eller metallblandning 5, tillföres smältan 6, varvid en metallkomposit skapats efter stelning bestående av en matris av det omsmälta ytskiktet 3 och i stort sätt oför- ändrade korn/partiklar av det tillförda materialet. Metallen, metallegeringen eller metallblandningen kan tillföras smältan 6 från ett magasin (ej visat) via ett munstycke 7.

Figur 2 visar, med en metallografisk bild, ett tvärsnitt i ett metallföremål (SS 2258) som ytbehandlats enligt ovanstående metod, där titankarbid i pulverform tillförts smältan via mun- stycke. Av bilden framgår att titankarbidpartiklarna trängt in i smältan, varvid en metallkomposit skapats bestående av i stort sett oförändrade titankarbidpartiklar i en matris av den omsmälta grundmetallen.

Ytimpregneringen kan ske partiellt på valda delar av föremålet 2 och ytbehandlingssträngar 8 bildas genom att föremålet 2 och laserstrålarna 4 flyttas relativt varandra. Ytbehandlingssträngarna 8 placeras lämpligen så i förhållande till varandra att en del b på 2-50%, företrädesvis 20-40% av bredden B av den ena ytbehand- lingssträngen 8, är integrerad med en del b på 2-50%, företrädes- vis 20-40% av bredden B av den andra ytbehandlingssträngen 8 (se figur 3). Detta arrangemang säkerställer homogena egenskaper hos de behandlade metallytorna 1 och ger en ökad bearbetningsmån efter behandling.

Vidare bibringas ytbehandlingssträngarna 8 lämpligen ett största inträngningsdjup D i metallytan 1 på 0,1-5 mm.

Vid behov jämnas de ytimpregnerade metallytorna till (se figur 4) och det erhålles ytimpregnerade ytor 9 med liten friktion och förbättrad nötningsresistens.

Ytbehandlingssträngarna 8 anbringas lämpligen i huvudsak lokalt på sådana ytor på föremål, t.ex. pressverktyg, verktyg, kuggar, som är särskilt utsatta för nötning medan föremålens övriga ytor 467 8,51 lämpligen kan lämnas fria från ytbehandlingssträngar 8. Ett exempel på var ytbehandlingssträngar 8 lämpligen kan anbringas i friktionsnedbringande syfte visas i figur 5 där ytbehandlings- strängar 8 anbringats på krökta ytor 10 på kuggar ll, 12.

Som friktionsnedbringande ämne och för att bringa ytbehandlings- strängarna 8 självsmörjande egenskaper, tillföres lämpligen till smältan 6 ett smörjande ämne som kan vara en metall eller metallblandning. Som smörjande ämne kan t.ex. till smältan 6 tillföras molybden och/eller tenn och/eller bly och/eller indium eller föreningar av dessa ämnen. Som smörjande ämne kan lämpligen tillsättas molybdendisulfid eller insmältes lämpligen molybden i en smälta innehållande svavel till bildande av molyb- dendisulfid i smältan 6. Smältan 6 kan impregneras med molybden och svavel för att i denna bilda molybdendisulfid och smältan 6 kan bringas innehålla 5-80 volymprocent molybden.

För erhållande av slitytor med önskade mått och/eller ytjämnhet kan de ytimpregnerade metallytorna 1 gnistbearbetas. I vissa fall kan det vara lämpligt att trådgnistbearbeta metallyforna medan det i andra fall kan vara lämpligt att sänkgnistbearbeta metall- ytorna 1.

Ett exempel på trådgnistbearbetning av impregnerade metallytor - visas i figurerna 7-10. I dessa figurer visas ett föremål 2, g som på en metallyta ytimpregnerats lokalt utmed en konturlinje, som svarar mot en (exempelvis cirkulär) ändkant 13 och/eller 14 av en dyna 15 och/eller en stämpel 16 (och/eller en stans) var- efter dynan 15 och/eller stämpeln l6 (och/eller stansen) åstad- kommes genom trådgnistbearbetning utmed nämnda konturlinje med hjälp av ett trådgnistningsaggregat 17. Ytimpregneringen av metallvta 1 kan i detta fall ske genom att utmed nämnda kontur- linje åstadkommes en ytimpregneringssträng 8 som har tillräcklig bredd T för att en del T 1 av dess bredd T skall bilda slityta på dynan 15 och den resterande delen T2 skall bilda slityta på ändytán hos stämpeln 16 (eller stansen), varvid ett hål 18 i dynan 15 för stämpeln 16 (eller stansen) och stämpeln 16 (eller stansen) åstadkommes i samma moment genom trådgnistbearbetning utmed nämnda (i detta fall cirkulära) konturlinje. 'w

Claims (18)

1. 467 851 I figurerna ll-14 visas ett exempel på sänkgnistbearbetning av impregnerade metallytor. I dessa figurer visas som exempel ett föremål 2 i form av en schematiskt visad verktygsdyna med en för- sänkning 19, vars ändkanter 20, 21 och bottenkanter 22, 23 yt- impregneras lokalt, lämpligen genom att förses med ytbehandlings- strängar 8, varefter de ytimpregnerade kanterna sänkgnistbearbetas till färdigt mått. Detta kan ske med hjälp av en sänkgnistnings- elektrod 24 (se figur 13) som är formad efter den slutform och/ eller yta (se figur 14), som försänkningen 19 skall erhålla efter sänkgnistbearbetningen. Uppfinningsförfarandet är inte begränsat till det ovan angivna utan kan variera inom ramen för efterföljande patentkrav. Som exempel på alternativ kan nämnas att smältningen av ytskiktet kan ske med annan hög energi än laserstrålar. Patentkrav: l. Förfarande för att åstadkomma slitytor (1) på metallföremål (2), t.ex. slitytor på dynor, stämplar och/eller stansar i verktyg, varvid slitytorna (1) åstadkommes genom ytbehandling, företrädesvis ytimpregnering, av metallföremålet (2) genom att metallföremålets (Z) ytskikt (3) smältes med hög energi, t.ex. med laserstrålar, samtidigt som åtminstone en metall, metall- legering eller metallblandning eller karbider eller keramer (5) tillföras smältan (6), k ä n n e t e c k n a t a v att de ytbehandlade ytorna (1) gnistbearbetas för erhållande av önskat mått. '

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att i huvudsak de partier av metallföremålet (2), som skall gnistbearbetas, utsättes lokalt för ytbehandling.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att de ytbehandlade ytorna (1) trådgnistbearbetas.

4. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att metallföremålet ytbehandlas lokalt utmed en konturlinje som -f svarar mot en ändkant (13 och/eller 14) av en dyna (15) och/eller stämpel (16) och/eller stans,_som skall åstadkommas med hjälp av 7. _ c 467 851 metallföremålet (2), varefter dynan (15) och/eller stämpeln (16) och/eller stansen åstadkommas genom trådgnistning utmed nämnda konturlinje, varigenom slitytor (T1, T2) lokalt utmed dynans (15) och/eller stämpelns (16) och/eller stansens ändkant åstadkommas.

5. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t a v att utmed nämnda konturlinje åstadkommes en ytbehandlingssträng (8) som har tillräcklig bredd (T) för att en del (T1) av dess bredd (T) skall bilda slityta på ändkanten till en dyna (15) och den resterande delen (T2) slityta på ändytan hos en stämpel (16) eller en stans, varvid ett hål (18) i dynan (15) för stämpeln (16) och/eller stansen samt stämpeln (16) och/eller stansen åstad- kommes i samma moment genom trådgnistbearbetning av metallföre- målet (2) i nämnda konturlinje.

6. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att de ytbehandlade ytorna sänkgnistbearbetas. _

7. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att åtminstone en ändkant (20 och/eller 21) och/eller en botten- kant (22 och/eller 23) hos en försänkning (19) i en verktygs- dyna som åstadkommes med hjälp av metallföremålet, ytbehandlas lokalt, varefter den ytimpregnerade ändkanten (20 och/eller 21) och/eller bottenkanten (22 och/eler 23) sänkgnistbearbetas till färdigt mått.

8. Förfarande enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att försänkningens (19) ändkant (20 och/eller 21) och/eller bottenkant (22 och/eller 23) sänkgnistbearbetas med hjälp av en sänkgnistningselektrod (24), som är formad efter den slut- form som försänkningen (19) skall erhålla efter gnistbearbetningen

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t a v att till smältan (6) tillsättes 0,01-80 volymprocent partiklar i form av karbider och/eller keramer och/eller legeringsämnen.

10. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t a v att ytbehandlingen bibringas ett största in-_ 467 851 M trängningsdjup (D) i nämnda metallmaterial på 0,1-5 mm.

ll. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, -k ä n n e t e c k n a t a v att det till smältan (6) till- föres eller i smältan (6) bildas ett smörjande ämne för att bibringa ytbehandlingssträngarnas (8) yta självsmörjande egenskaper.

12. Förfarande enligt patentkrav ll, k ä n n e t e c k n a t a v att som smörjande ämne tillföres en metall eller en metall- blandning.

13. Förfarande enligt patentkrav ll eller 12, k ä n n e t e c k - n a t av att som smörjande ämne inblandas molybdendisulfid i smältan (6). _

14. Förfarande enligt något av patentkrav 11 eller 12, k ä n n e - t e c k n a t a v att som smörjande ämne insmältes molybdendi- sulfid i smältan (6).

15. Förfarande enligt patentkrav ll eller 12, k ä n n e t e c k - n a t a v att molybden insmältes i en smälta (6) innehållande svavel till bildande av molybdendisulfid i smältan (6).

16. Eörfarande enligt patentkrav 11 eller 12, k ä n n e t e c k - n a t a v att smältan (6) impregneras med molybden och svavel för att i smältan (6) bilda molybdendisulfid.

17. Förfarande enligt något av patentkrav 13-16, k ä n n e - t e c k nga t a v att smältan (6) bringas innehålla 5-80 volym- procent molybden.

18. Förfarande enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k n a t a v att som smörjande metallämne tillföres tenn och/eller bly och/eller indium.