Способ обработки стальных деталей

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Са. эз. СоветскихСщиалистическихРеспублик о 11 998542(22) Заявлено Об,1131 (21) 3351213/22-02сприсоединениемэаявки Йф(23) Приоритет -Опубликовано 2302.83. Бюллетень Мо 7Дата опубликования описания 230283 И 11 М Кп 3С 21 Э 1/78 С 21 В б/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий) Авторыобретения Бушмин, А.А. Невшупа и Н.С, Акули 71) Заявитель Кубанский сельскохозяйственный инстн СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ Изобретение относится к машино-строению и может быть применено .дляповышения износостойкости иэделий измалоуглеродистых сталей,Известен способ терьыческой обработкиметаллов, включающий нагревпод закалку с последующим охлаждением в закалочной среде 11.В зависимости от температуры изакалочной среды можно изменитьструктуру стали и повысить износостойкость стальных изделий. Однакоданный способ не обеспечивает полного перевода аустенита в 1 мартенсит.Иногда остаточный ахстенйт составляет до 30, Для более полного перевода аустенита в мартенсит применяютобработку холодом.Известен способ термической обработки инструмента, согласно которому с целью повышения износостойкости производят обработку холодом ударным погружением в жидкую среду 2).Однако обработка этим способоммалоуглеродистых сталей не дает положительных результатов, так как встали мало остаточного аустенита ирезервы повышения иэносостойкоститакже малы,Наиболее близким к предложенномупо технической сущности,и достигаемому результату является способ об- работки стальных деталей, включающнй закалку и обработку холодом. Детааь перед обработкой холодом предварительно подвергают электроискровому легированию специальными,упрочняю щими электродами.В результате. электроискровоголегирования поверхность детали, из,готовленной из малоуглеродистой стали, насыщается легирующими элемен" тами и. углеродом. Последующая обработка холодом повышает износостой кость таких деталей 3 ).Однако известный способ малопроизводителен, так как осуществляется в большинстве случаев вручную. Установок же для автоматического легирования сложнопрофильных деталей еще не существует. Максимальная производительность, которую удается достичь, не превышает на существующих установках нескольких квадратных сантиметров в минуту.Целью изобретения является повышение износостойкости деталей и повышение производительности процесса 30 обработки.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу обработкистальных деталей, включающему нагрев,диффузиональное насыщение поверхности, закалку и обработку холодом,диффузионное насыщение осуществляюттвердосплавным ферромагнитным порошком при нагреве в электромагнитномполе.В результате электродиффузионного легирования поверхность детали, 1 Оизготовленной из малоуглеродистойстали, насыщается легирующими элементами и углеродом. При этом образуется поверхностный диффузионныйслой толщиной 0,2-3 мм, который обладает свойствами закаливания и содержит легирующие элементы.Процесс электродиффузионного ле.гирования в электромагнитном полеможет осуществляться на установкахдля электроферромагнитной обработки,Обрабатываемую деталь помещаюттаким образом, чтобы между сердечником электромагнита и деталью моглипоместиться частицы легирующего ферромагнитного порошка. Ферромагнитный порошок удерживается на торцесердечника электромагнита магнитнымполем и соприкасается с поверхностьюдетали. Через сердечник электромагнита, ферромагнитный порошок и детальот источника постоянного токапропускают электрический ток плотностью, например, 0,5 - 10 А/см , сер 2дечник электромагнита - анод. Привращении детали частицы порошка сколь З 5зят по поверхности детали, при этомодновременно осуществляется электродиффузия материала порошка в металлдетали,Плотность тока, проходящего через 40ферромагнитный порошок, определяетскорость и глубину электродиффузионного легирования, Плотность тока недолжна превышать критическую, прикоторой начинается оплавление частиц 45порошка и их налипание на поверхностьдетали, так как это снижает чистотуобработки поверхности.Сердечник электромагнита имеетсменные наконечники, Форму и размеры 5 Окоторых выбирают в зависимости отФормы и размеров обрабатываемой детали.Электродиффузионное легированиев десятки раз производительнее электроискрового легирования. Этим спо"собом можно одновременно обрабатывать большую поверхность детали,,свыше 100 см.Процесс электродиффузионного легирования может быть легко механизирован и автоматизирован, так как между деталью и наконечником электромагнита нет жесткой связи (ферромагнитный порошок облегчает любую формуобрабатываемой поверхности детали). 65 В качестве легирующих ферромагнитных порошков применяют порошкиферробора, ферротитана, Ферровольфрама и другие, придающие поверхности детали повышенную износостойкость,твердость, антикоррозионную стойкость.После электродиффузионного легирования деталь подвергают обработкехолодом в жидкой среде, напримержидком азоте. Время обработки выбирают в зависимости от. размеров иформы детали, Для многих деталей машин время электродиффузионного легирования составляет 5-10 мин, времяобраббтки холодом в жидком азоте1-15 мин.После такой обработки значительноповышается их износостойкость.П р и м е р. Деталь (шквореньповоротного кулака автомобиля ЗИЛ),изготавливаемую из ст,40, легируютэлектродиффузионным способом и обрабатывают в жидком азоте. Материаллегирующего порошка - ферробор.Режим обработки; скорость вращениядетали, 250 об/мин, ток электродиффузионного легирования 2 А/см 2, рабочее напряжение 36 В, время легирования 10 мин, время обработки вжидком азоте 5 мин, производитель- .ность легирования 60 см 2/мин.После электродиффузионного легирования образовался легированныйслой толщиной 0,3 ммЗатем детальподвергают обработке холодом в жидком азоте. Поверхность детали сталаболее твердой (микротвердость1200 кг/мм ,а сердцевина осталасьпрежней).Износостойкость шкворня повысилась в 5 раз по сравнению с необработанным,Скорость электродиффузионного легирования в зависимости от формы деталей составляет 10 - 60 см/мин, аэлектроискрового - лишь 0,5-1,0 сммин, т.е. электродиффузионное легирование производительнееэлектроискрового в 10-60 раз, Приэтом чистота легированной поверхности также повышается на 2-3 класса.По указанным режимам можно обрабатывать и другие детали цилиндрической формы, например валы, полуоси, шкворни, пальцы и другие детали, изготовляемые из ст.5, ст.10,ст.45 для автомобилей, автогрейдеров, бульдозеров, самоходных катков,скреперов, тракторов и других машин,Таким образом, использование предлагаемого способа обработки стальныхдеталей позволяет значительно повысить их,износостойкость, заменитьдорогостоящие легированные стали,применяемые для изготовления ответственных деталей, более дешевыминелегированными сталями, Предлагаемый способ по меньшей мере в 10 разЗаказ 1080/47 Тираж 566 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 производительнее, чем способы с применением злектроискрового легирования или химико-термической обработки,Внедрение электродиффузионного легирования вместо электроискрового легирования или химико-термической 5 обработки на четырех ремонтных предприятих фГлавкраснодаравтотранс" за счет повьааения производительности труда и увеличения износостойкости деталей дало экономический эффект 10 свыше 70 тыс.руб. в год. формула изобретенияСпособ обработки стальных деталей, включающий нагрев, диффузионное 15 насыщение поверхности, закалку и обработку холодом, о т л и ч, а ющ и й с я тем, что, с целью повьаае.ния износостойкости деталей и повышения производительности процесса,диффузионное насыщение осуществляюттвердосплавным ферромагнитным порошком при нагреве в электромагнитномполе. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Самохоцкий А.И; Технология термической обработки металлов. М.,Машгиз, 1962, с.75-79.2. Авторское свидетельство СССРР 485161, кл. С 21 Р 6/04, 1972.3, Авторское свидетельство СССРВ 697575, кл, С 21 Р 1/78, 1978.