SU947200A1 - Способ упрочнени поверхностей металлических заготовок - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК

Изобретение относитс  к упрочн юще-чистовой обработке при воздействии ультразвуковых, колебаний и может быть использовано в различных област х машиностроени  и приборостроени .

Известен способ упрочнени  поверхности металлических заготовок, по которому шарик, служающий обрабатывающим инструментом и св занный с концентратором ультразвукового преобразовател , удар ет по поверхности обрабатываемой заготовки с ультразвуковой частотой и одновременно вдавливаетс  в поверхность с посто нной статической натрузкой 50300 Н. По данному способу ультразвуковое упрочнение ведут на воздухе при нормальных температурах t.

Недостаток способа в том, что при обработке заготовки на воздухе на поверхности о азуютс  окисные пленки, которые под воздействием ультразвуковых колебаний инструмента разрушаютс . В момент контакта инструмента и детали происходит схватывание их ювенильных поверхностей и образование мостиков сварки, которые периодически разрушаютс 

В момент отрыва ультразвукового инструмента. Это ведет к снижению качества упрочн емого сло . В зоне контакта обрабатывающего инструмента с поверхностью детали происходит резкое повышение температуры (до 1473 К), что приводит к частичному разупрочнению вследст .виё локального отпуска.

Известен также способ ультразвуковой обработки поверхности металлических заготовок в вакууме с одновременным охлаждением обрабатывающего инструмента и заготовки до температуры от 273 К до порога хладноломкости обрабатываемого материала 2.

Способ не всегда обеспечивает требуемое качество обработки, а подготовительные операции перед упрочнением длительны в св зи с необходимостью проведени  работы в вакууме.

Цель изобретени  - повышение качества обработки и производительности.

Эта цель достигаетс  тем, что в способе упрочнени  поверхности металлических Заготовок ультразвуковым инструментом при низких температурах, заготовки перед упрочнением покрывают тонким слоем граничной смазки, ис39472

ключающей окисление поверхности, например, глицерином.

В граничную смазку ввод т порошкообразное медьсодержащее вещество, например, сульфат меди в количестве 1-20 мас.%.

В качестве граничной смазки можно использовать металлопдакирующую смазку, например , ЦИАТИМ- 201 с добавлегшем 3-15 мас.% порошка меди.

Покрытие Заготовок тонким слоем граничной смазки, исключающей окисление их.поверхности , позвол ет устранить образование окисных пленок на поверхност х обрабатываемых деталей при ультразвуковой обработке, что уменьшает работу выхода электронов и тем способствует протеканию хемосорбдионных процессов И разрыхлению поверхностного сло . При упрочнении поверхности заготовки из меди и ее сг1лавов на поверхност х инструмента в результате хемосорбционных процессов образуетс  тонка  пленка меди. Наличие пленки меди уменьшает коэффициент трени , веро тность непосредственного контакта поверхности инструмента и заготовок понижает температуру в зоне деформации и, следовательно, уменьшает износ ультразвукового инструмента.

Охлаждение заготовок перед упрочнением от 273 до 4 К позвол ет повысить производительность процесса упрочнени  по сравнению с одновременным охлаждением обрабатывающего инструмента и заготовки при ультразвуковой обработке. В предлагаемом способе . предварительно охлаждают заготовки в специальном холодильнике и устанавливают на токарном станке дл  упрочнени  ультразвуковым инструментом . В этом случае отпадает необходимость проводить охлаждение заготовки и инструмента в процессе обработки, что экономит врем .

Дл , упрочнени  заготовок из металлов и сплавов, не содержащих пленкообразующих веществ, в граничную смазку ввод т порошкообразное медьсодержащее вещество, например, сульфат меди в количестве 1-20 мас.%. В этом случае на рабочих поверх1сост х инструмента образуетс  тонка  пленка меди в результате хемосорбционного взаимодействи  медьсодержаидах веществ, наход щихс  в зоне обработки, с поверхностно-активными веществами (глицерином , спиртоглицериновой смесью, олеиновой кислотой, сульфанолом) и с поверхност ми трени .

В качестве граничной смазки можно использовать металлоплакирующие смазки пластичные (консистентные) и жидкие, содержацше в составе порошок пленкообразующего металла в количестве 3-15 мас.%, подвергающегос  избирательному растворению, окись металла или металлоорганическое соединение, подвергающиес  восстановлению или распаду в зоне деформации и выдел ющие металл, на образование металлоплакирующей . При обработке заготовок, покрытых тонким слоем металлоплакирующей смазки, на рабочих поверхност х ультразвукового 1шструмента образуетс  защитна  металлическа  пленка, в которой имеет место диффузионно-вакансионный механизм . Наличие защитной металлической пленки уменьшает коэффициент трени  и веро тность непосредственного контакта поверхностей ультразвукового инструмента и заготовки , понижает температуру в очаге деформации, уменьшает износ инструмента. Уменьшение температуры в очаге деформации позвол ет увеличить скорость обработки.

Предварительное охлаждение детали позвол ет также уменьшить температуру в зоне контакта инструмента с материалом, создает услови  избирательного переноса в процессе упрочнени  и повышает производительность труда.

Интенсификаци  процесса упрочнени  ультразвуковым инструментом достигаетс  за счет импульсного, ударного приложени  нагрузки с быстрым возрастанием давлени  до значительной величины, чередующегос  со столь же быстрым понижением нагрузки. При таких услови х обработки распределение напр жений отличаетс  локальностью и значительно1 неравномерностью , обрабатываемый материал про вл ет большую склонность к упрочнению, чем при обычном пластическом дефорлшровании . .

При ультразвуковом упрочнении брэнзовых заготовок, предварительно покрытых тонким слоем глицерина и охлажденных до минусовой температуры, в процессе обработки в -юне контакта пары инструмент-заготовка создаютс  услови  дл  про влени  эффекта избирательного переноса, выражаюшегос  в образовании на рабочих поверхност х инструмента тонкой пленки меди, имеющей значительную механическую прочность на сжатие и низкое сопро тивление тангенциальному сдвигу. Тонь:а  пленка меди сохран етс  на рабочих поверхност х инструмента непрерывно в течение всего процесса обработки. Наличие тонкого сло  смазки и пленки уменьшает контактное трение и износ ипструмента. Тонкий слой меди обладает более низким пределом текучести, сопротивлением сдвигу по сравнению с материалом обрабатываюшего инструмента.

Обработка по предлагаемому способу осуществл етс  следующим образом.

Заготовки, например из бронзы, покрывают тонким слоем технического глицерина и охлаждают в холодильнике до 123 К. Охлажденную заготовку закрепл ют в патроне токарного станка, прижимают к ней с силой 100 Н

деформирующий инструмеит - стальной шарик диаметром 10 мм, соединенный с концентратором магнитострикционного преобразовател . При режиме обработки - частота ультразвукойых колебаний - 22 кГц, амплитуда 10 мкм, скорость вращени  заготовки 150 об/мин при продольной подаче 0,1 мм/об шероховатость упрочненной поверхности уменьшилась с 1,25 до 0,08 мкм и одновременно повысились физико-механические свойства

поверхностного сло : твердость и прочность, сжимающие остаточные напр жени .

При обработке заготовок из ст. 45 их покрывают тонким слоем технического глицерина , в который ввод т сульфат меди в количестве 20 г/л. Заготовки охлаждают до 173 К, закрепл ют на станке, прижима  инструмент к заготовке с силой 200 Н. Режим обработки аналогичен режиму при упровдении заготовок

из бронзы..

Использование предлагаемого способа позвол ет повысить износостойкость обрабатывающего инструмента за счет создани  на инструмете в процессе обработки тонкого сло  меди, обладающего низким пределом текучести и

сопротивлением сдвигу по сравнению с матери1алом обрабатывающего инструмента, повысить Качество упрочненных деталей за счет уменьше ш  схватывани  ювенильных поверхностей инртрумента и заготовки при обработке охлажденных заготовок.

Claims (3)

1.Способ упрочнени  поверхностей металлических заготовок инструментом, на который накладывают ультразвуковые колебани , а заготовку охлаждают от 273 до 4 К, о т л нчающийс  тем, что, с целью повышени  качества обработки путем исключени  окислени  обрабатываемых поверхностей, заготовки перед упрочнением покрывают слоем граничной смазки, в которую ввод т порошкообразное медьсодержащее вещество.

2.Способ по п. 1,отличающийс   тем, что, в качестве граничной смазки используют глицерин или металлоплакируюише смазки.

3.Способ по ПП.1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что в качестве порошкообразHorof медьсодержащего вещества берут сульфат (меди в количестве 1-20 мас.%.

Источники информации, / прин тые во внимание при зкспертизе

1.Муханов И. И. Импульсна  упрочн ющечистова  обработка деталей машин ультразвуковым инструментом. М., Машиностроение, 1978, с. 15-35.

2.Авторское свидетельство СССР № 567757, кл. С 21 D 1/04, 1976.