Инструмент для фрикционного поверхностного упрочнения

(51)5 В Я ФРИКЦИОННОГО ПРОЧНЕНИЯ сится к машиностроеользовано для поверия рабочих поверхгунных деталей. Цель ение качества упрочвеличения его толщиля фрикционного ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(53) 621,923,77 (088,8)56) Авторское свидетельство СССРМ 118355, кл, В 24 В 39/00, 1983.,М 6ханический институт им,(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛ ПОВЕРХНОСТНОГО У (57) Изобретение отно нию и может быть исп хностного упрочнен ностей стальных и чу изобретения - повыш ненного слоя за счет у ны. Инструмент д Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поверхностного упрочнения рабочих поверхнос-тей стальных и чугунных деталей,Целью изобретения является повышение качества упрочненного слоя за счет уве-личения его толщины.На фиг. 1 изображен предлагаемый инструмент; на фиг, 2 - вид А на фиг. 1,Инструмент состоит из корпуса 1, в котором установлен рабочий диск 2 с располо-.женными в нем в радиальных отверстияхпальцами-теплоносителями 3. Диск закреплен в корпусе с помощью фланца 4 и болтов5. Корпус изготовляют из материала с высокой теплопроводностью, например из дюралюминия, Рабочий диск выполнен из 50 1712135 А 1 поверхностного упрочнения деталей машин содержит корпус в виде диска из материала с низким коэффициентом теплопроводности и с рабочей поверхностью на его периферии. При этом инструмент снабжен пальцами, выполненными из материала с коэффициентом теплопроводности выше, чем у материала диска, и расположенными в радиальных отверстиях, выполненных на рабочей поверхности диска, при этом диаметр пальцев выбирают из соотношения б=(1,2 - 2,0)Ь, где б - диаметр пальцев, мм; Ь - ширина рабочей поверхности диска, мм, Это позволяет упростить конструкцию, а получаемые на поверхности детали структуры белых слоев обладают повышенной твердостью и соответственно износостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению, 2 ил, 1 табл,нержавеющей стали или титанового сплава, а пальцы теплоносители из меди или латуни.Инструмент для фрикционного поверхностного упрочнения работает следующим образом,Упрочнение инструментом осуществляют в процессе фрикционной обработки йа токарных или шлифовальных станках. Инструмент устанавливается в специальном приспособлении на токарном станке или на шпинделе шлифовального станка и вращается с окружной скоростью 60 - 70 м/с, Инструмент прижимается с постоянным усилием 600 - 1000 Н к обрабатываемой детали, вращающейся с окружной скоростью 0,02-0,08 м/с, Продольная подача инструмента относительно детали составляет 0,6- 1,5 мм/об. Длина линии контактаинструмента с обрабатываемой деталью составляет 5-8 мм, При трении инструмента и детали в зоне их контакта происходит локальный импульсный нагрев поверхности обрабатываемой детали до температуры 1100-1300 К. В зону обработки подают смазывающе-охлаждающую среду, например масло минеральное И - 12 А, которое обеспечивает быстрое охлаждение упрочняемой поверхности, В результате упрочнения на поверхности детали возникают структуры белых слоев толщиной 100-150 мкм с повышенной микротвердостью (7-10) ГПа, В зоне фрикционного скользящего контакта определенное количество теплоты, доминирующая часть которой уходит в быстровращающийся инструмент, Поэтому в качестве материала диска выбирают титановый сплав или нержавеющую сталь, обладающие низкой теплопроводностью ( 1= 21,9- 25,5 Вт/ м К). При попацании в зону контакта медных или латунных пальцев теплоносителей ( Л 221-406 Вт/ м К) происходит мгновенный отвод тепла из поверхности упрочняемой детали на корпус инструмента изготовленный, например, из дюралюминия (Л=200 Вт/ м К). Это приводит к циклическому изменению температуры на поверхности упрочняемой детали и соответственно к увеличению глубины упрочненного слоя до 150 - 220 мкм.Диаметр пальцев выбирают иэ соотношенияд=(1,2 - 2,0)Ь,где д - диаметр пальцев, мм;Ь - ширина рабочей поверхности диска,мм.При величине 61,2 Ь увеличение глубины упрочненного слоя незначительное, а при величине д 2,0 Ь дальнейшее незначительное увеличение толщины упрочненного слоя приводит к росту габаритов инструмента.Количество пальцев теплоносителей и выбирают из соотношения,тг 0 10% У 08 - 18) 10 зс где О - наружный диаметр диска, мм;Ч - линейная скорость вращения диска,м/с,Соотношения диаметров пальцев и их количество определены экспериментально,Для интенсиэикации отвода тепла от теплоносителей корпус выполнен из дюра люминия с высокой теплопроводностью( Л = 200 Вт/ м К).П р и м е р 1. Цилиндрический образецдиаметром 20 мм из стали 45 в нормализо 5 ванном состоянии упрочняют на станке мод,1 К 62 при помощи инструмента, рабочийдиск которого выполнен из титанового сплава ВТ - 5, польцы-теплоносители - из латуниЛС - 59, а корпус из дюралюминия Д 16 Т. Ши 10 рина рабочей поверхности диска 5 мм. Диаметр восьми пальцев теплоносителей 10 мм,Наружный диаметр упрочняющего диска250 мм. Линейная скорость вращения упрочняемой детали 0,05 м/с. Давление инст 15 румента на обрабатываемый образец,создаваемое механизмом поперечной подачи. станка, составляет 800 Н, В зону обработки подают масло индустриальное И;12 А,При этом глубина упрочненного слоя (белой20 эоны) составляет 180 мкм. Микротвердостьупррчненного слоя у поверхности.9 ГПа спостепенным понижением по глубине до исходного состояния - 2,5 ГПа, При повышении скорости вращения упрочняемой25 детали до 0,084 м/с глубина упрочненногослоя составляет 130 мкм, Таким образоминструмент позволяет повысить производительность процесса.При уменьшении диаметра пальцев теп 30 лоносителей до 5 мм глубина упрочненногослоя уменьшается до 140 мкм, Увеличениедиаметра пальцев, до 12 мм приводит к незначительному увеличению глубины упрочненного слоя (с 180 до 185), При умень 35 шении количества пальцев диаметром 10 ммс восьми до четырех глубина упрочненногослоя уменьшается до 140 мм, При увеличении количества пальцев теплоносителей дошестнадцати глубина уп рочненного слоя со 40 ставляет 190 мкм, Микротвердость без изменений.Результаты изменения глубины и микротвердости упрочненного слоя. в зависимо сти от теплопроводности пальцев и корпуса45 приведены в таблице,Предлагаемый инструмент простой поконструкции и надежный в эксплуатации.Получаемые на поверхности упрочняемойдетали структуры белых слоев обладают по 50 вышенной твердостью, а соответственно,иэносостойкостью и сопротивлением усталостному разрушению. При необходимостиинструмент позволяет повысить производи-.тельность обработки в 1,4-1,6 раза,55 Формула изобретенияИнструмент для фрикционного поверхностного упрочнения деталей машин, содержащий корпус в виде диска из материала.с низким коэффициентом теплопроводности и с рабочей повеохнэстью на его периферии, о т л и ч а ю щ и й с я тем,.что, с целью повышения качества обрабатываемой детали за счет увеличения толщины упрочненного слоя, инструмент снабжен пальцами, выполненными из материала с коэффициентом теплопроводности выше, чем у материала диска, и расположенными в радиальных отверстиях, выполненных на рабочей поверхности диска, при этом диаметр пальцеввыбирают из соотношения б=(1,2-2,0)Ь,5где б - диаметр пальцев, мм;Ь - ширина рабочей поверхности диска,мм,