Способ восстановления изношенных стальных деталей

(5 )М. Кл. С 211) 1/78 С 212 7/04Гооударатиииый комитет СССР иа делам иообретеиий и открытийДата опубликования описания 26,11,81(72) Авторы изобретения Н. С. Молодцов, А, А, Левченко и А, А, Каневский,(71) ЗаявительОдесское высшее инженерное морское учипище(54) СПСХ:ОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ Изобретение относится к областимашиностроения и может быть испопьэовано в судоремонте дпя восстановпения изношенных деталей судовых дизепейИзвестен способ восстановления ци 5 пиндрических втулок судовых дизепей, включающий операции наращивания слоя хромового покрытия эпектропитическим путем и последующей механической об 1 О работки рабочих поверхностей под конструктивный размер шлифованием 11Существующий способ восстановпения деталей характеризуется высокой трудоемкостью и стоимостью вспедст 5 вие низкой проиэводитепьности процесса и необходимости специапьного технопогического оборудования и оснастки. Детали, восстановленные путем хромирования не обпадают необходимой допговечностьюпоскопьку хромовое покрытие имеет склонность к разрушению и отспоению в условиях термических изнакбпеременных нагрузок, в коррозион-; ньтх средах. Это объясняется недостаточной прочностью сцепления (в 1,52 раза ниже прочности сцепления эпекгродуговой и импульсной наппавки), хрупкоси ю хромового покрытия, неравномерностью осадка, обсповпенной различнойконцентрацией электролита по объему.Подвергать восстановпению эпектропитическим хромированием можно лишь детапи, износ которых составляет не бопее 0,3-0,4 мм на сторону посколькуосадки большей толщины характеризуются худшим сцеппением с материаломдетали, значительно удпиняют и удорожают процесс, Материал детали, обработанный данным способом, снижаетсвои пластические свойства и устапостную прочность вследствие насышенияводородом в процессе хромирования вгальванической ванне,Известен способ восстановпенньтх изношенных деталей наппавкой 2 , Однако этот способ не обеспечивает требуемого качества поверхности и износостойкости деталей,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ восстановления изношенных деталей, включающий нанесение покрытия например гальванического, с последующей пластической деформацией,например, обкаткой 33Данный способ позволяет повыситьчистоту поверхности, а также прочностьметалла и покрытия.Однако пластическая деформация обкаткой не позволяет изменять структурныехарактеристики металла, в связи с чемне обеспечивается требуемое качествоизделий.Цель изобретения - повышение качества обработаннной поверхности,Для достижения поставленной целипредлагается способ восстановления изношенных деталей, включающий нанесениепокрытия с последующей пластическойдеформацией, в котором пластическуюдеформацию осуществляют стальным диском, вращающимся со скоростью 3070 мlс при удельном давлении на поверхность 3-5 кг/см, а затем проводят искусственное старение при 190210 С в течение 10-12 ч, при этомнанесение покрытия осуществляют наплавкой,В скоростных пределах вращения диска от 30 до 70 м/с в локальной зонеконтакта возникают температурные поля с высокими градиентами температуры и небольшой продолжительностьюдействия, благоприятные для образования карбидной структуры. Удельные давления диска на обрабатываемую поверхность порядка,3-5 кг/см приводят ксжатию кристаллической решетки, еедроблению, образованию большого количества дислокаций в решетке, обуславливающих прочностные качества поверхности.При скоростях обработки ниже 30 м/спараметры температурных полей не создают условий, благопритных для образования карбидных структур ь поверхностных слоях. Кроме того толщина образующихся слоев недостаточна. При скоростях обработки, превышающих 70 м/с, вследствие высоких температур, получаемых при трении, на поверхности образуется окалина, резко возрастает толщина карбидного слоя, а усталостная и коррозионно-усталостная прочность снижаются,Удельные давления, превышающие 35 кг/см , приводят к образованию наклепа в поверхностных слоях и остаточных напряжений В процессе работы деталей в термо- напряженных режимах происходит снятие остаточных напряжений, разупрочнение поверхностей, и они резко теряютсвои положительные свойства.Удельные давления ниже 3-5 кг/см1 О. не образуют дислокации в кристаллической решетке поверхностных слоев,Дисковая обработка при вышеуказанныхрежимах позволяет получить на обрабатываемой поверхности карбидные структуры15 (так называемые белые слои), придающиеей ряд положительных свойств; повышенную износостойкость, усталостнуюи коррозионно-усталостную прочностьи твердость. При этом класс чистоты20 обработанной поверхности детали получается достаточно высоким (порядка10 кл,), и не требует дальнейшей обработкиИскусственное старение проводятпри температуре 190-210 С в течениео11-12 ч для снятия остаточных напряжений, возникающих в поверхносчныхслоях, при упрочняюшей обработке, поскольку условия работы деталей в эо 30 не повышенных температур приводятк разупрочнению поверхностей последних еКроме того, искусственное старениенеобходимо для точных деталей работающих в условиях повышенных температур; так как при старении распадается остаточный аустенит, снимаютсявнутренние напряжения, что предотвращает коробление и растрескивание це 40 тали,П р и м е р, На экспериментальной, установке проводилась обработка канавокпоршня судового дизеля, Материал головок поршней - сталь 20 ХМЛ (30 ХМЛ).45 Направленные электродуговым способом, с помощью специальных электродовЭ 42 канавки растачивались под конструктивный размер с припуском на упрочняюшую обработку, После расточки канавки обрабатывались стальным диском путем50его врезания поочередно в торцевые поверхности канавок, после чего проводилось искусственное старение,Стальной диск выполнен из материала У 8, микротвердостью 360 кг/мм, чистота рабочей поверхности по 7 кл, Скорость вращения диска 57 м/с при удельном давлении на поверхность 4 кг/см ,скорость поперечной подачи 34 м/мин, глубина обработки 0,15 мм, Передняя кромка диска скошена под конус из технологических соображений, угол захода составляет 20 о.Детали также упрочнялись дискомна скоростных режимах в 33 и 69 м/с при этом удельное давление оставалось прежним, а поперечная подача и глубина обработки соответственно составляли 14 м/с и 0,05 мм и 54 м/с и 0,25 мм, Эксперимент показал, что на данных режимах обработки качество обработанной поверхности оставалось неизменным.Данный способ позволяет получить в поверхностном слое изделия карбидную структур с микротвердостью до 1600 кг/мм при микротвердости исходной структуры 220-260 кг/мм с чистотой поверхности Ч 9 - Ч 11,Износостойкость поверхности полученной по предложенному способу в 6- 8 раз выше износостойкости шлифован 6467 Ьюых наплавленных и ненаплавленных поверхностей.формула изобретения1. Способ восстановления изношен ных стальных деталей, включающий иаШнесение покрытия с последующей пластической деформацией, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениякачества обработки, пластическую дефор-.Ф манию осуществляют стальным диском,вращающимся со скоростью 33 69 м/спри удельном давлении на поверхность3-5 кг/см после чего проводят искусственное старение при 190-210 С в15 течение 10-12 ч.2. Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нанесение локрытия осуществляют наплавхой.Источники информации,Зр принятые во внимание при экспертизе1. Запольский Н. В. Износ и восстановление деталей судовых двигателейвнутреннего сгорания, М.,"Транспорт"1965.ЭЭ 2, Патент США Мф 3549410,кл. 117-50, 1970.3. Авторское свидетельство СССРМ 203715, кл. С 21 Р 7/04, 1966.Составитель Р. КлыковаРедактор Е. М есропова Техред И,Гайду Корректор М. НемчикЗаказ 10642/2 Тираж 621 Подписное БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5 Филиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная, 4