Способ упрочнения поверхности изделий

/00 С 5)5 С 21 5/00, С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 О со Ю О":(56) Авторское свидетельство СССРМ 722999, кл. С 23 С 8/00, 1980.(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для упрочнения рабочих поверхностей стальных и Изобретение относится к машиностроению, в частности к поверхностному упрочнению стальных и чугунных изделий трением с одновременным пластическим деформированием и насыщением поверхностных слоев легирующими элементами,Цель изобретения - увеличение толщины и твердости упрочненного слоя и снижение шероховатости поверхности.Предлагаемый способ поверхностной обработки стальных и чугунных изделий заключается в нагреве поверхности обрабатываемой детали за счет трения до диффузионно-активных температур и ее диффузионном насыщении, причем нагрев осуществляют вращающимся контртелом, изготовленным из титана и его сплавов, а в зону обработки подают полимерную технологическую среду, содержащую отходы полиэтилена типа Г, беназол , противозадирную присадку - хлорпарачугунных изделий. Цель изобретения - увеличение толщины и твердости упрочненного слоя и снижение шероховатости поверхности, Способ заключается в нагреве поверхности обрабатываемой детали трением до диффузионно-активных температур и ее насыщении, причем нагрев осуществляют вращающимся контртелом, изготовленным из титана или его сплавов, а в зону обработки подают полимерную технологическую среду. содержащую отходы полиэтилена типа Г, беназол, противозадирную присадку - хлор- парафин, антиизносную присадку - продукт хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена мол.м. 600-900 и минеральное масло при определенном соотношении компонентов, 2 ил., 2 табл. фин, антиизносную присадку - продукт хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена мол.м, 600-900 (ОПИБ - 2) и минеральное масло при следующем соотношении компонентов, мас,%,Отходы полиэтилена типа Г 2-18 Беназол,( ) 1-1,5 Хлорпарафин 10 - 25 Продукт хлорсульфидирования моно- хлористой серой полибутена мол.м. 600-900 (ОПИБ - 2) 5 - 20Уинеральное масло ИА Остальное (до 100%)Применение титана. обладавшего высоким коэффициентом трения, в качестве контртела позволяет генерировать в зоне фрикционного контакта тепловой поток, распространяющийся на большую глубину, и обеспечивать толщину упрочненного слоя 300 - 600 мкм. Применять титан в качестве материала, упрочняющего инструмента, 167885810 15 20 25 30 35 40 50 55 можно только в совокупности с приведенной выше технологической средой, содержащей антиизносную и противозадирнуюприсадки, которые обеспечивают высокуюстойкость инструмента и шероховатость поверхности Ва = 0,30 мкм.Отходы полиэтилена типа Г в полимерной среде являются диффузантом углерода,Содержание в технологической среде полиэтилена менее 2% не обеспечивает ускоренного интенсивного диффузионногонасыщения упрочняемой поверхности углеродом и Чоответственно улучшения физикомеханических свойств упрочняемойповерхности, Введение в композицию полиэтилена более 18% повышает вязкость системы, что затрудняет подачу среды в зонуобработки.Беназол (1) в полимерной среде является диффузантом азота и представляет собойпорошок белого цвета. Процентное соотношение 1-1,5% беназола (11) подобрано экспериментально.Содержание в технологической полимерной соеде хлорпарафина в указанныхпределах предотвращает схватывание в зоне фрикцис нного контакта упрочняемой поверхности и контртела,Антиизносная присадка - продукт хлорсульфидирования монохлористой серойполибутена мол,м. 600 - 900(ОПИБ - 2) в пределах 5-20% повышает стойкость упрочняющего инструмента и шероховатостьупрочняемой поверхности.Низковязкое минеральное масло ИАслужит основой для приготовления полимерной среды, так как не требует высокихтемператур и длительного времени для растворения полиэтилена и беназола, а такжеобладает хорошими смазочными свойствами.На фиг,1 изображена схема процессаповерхностной обработки деталей типа телвращения: на фиг.2 - то же, плоских поверхностей,В процессе трения быстровращающегося титанового диска 1 и детали 2 в зоне ихконтакта происходит локальный импульсный нагрев приповерхностных слоев деталидо 1100 - 1300 К одновременнос их пластическим деформированием. Материал приповерхностного слоя детали 2 нагреваетсяв зоне контакта и охлаждается при выходеиз него за счет теплоотвода генерируемоготеплового потока в диск, деталь и технологическую среду, Подаваемая в зону обработки технологическая среда под действиемвысоких температур разлагается с образованием атомарного углерода и азота, диффундирующих в зоне контакта в приповерхностные слои упрочняемой детали На обогащенной углеродом и азотом поверхности детали образуются мелкодисперсные структуры белых слабо- травящихся слоев, обладающих повышенной микротвердостью и износостойкостью, глубиной 260600 мкм. Микротвердость упрочненного слоя (белой эоны) составляет 8 - 10.ГПа (НВС 62 - 68) у поверхности с постепенным понижением по глубине до твердости исходного металла. Шероховатость упрочненной поверхности й = 0,30- 0,80 мкм. Г 1 ри этом минимальное значениешероховатости соответствует нижним значениям м подач.Полиэтилен типа Г является отходами при производстве высокомолекулярного полиэтилена и представляет собой вязкуюмассу светло-серого цвета мол.м, 500 в 15 у.е, Он обладает хорошими антифрикционными свойствами, растворяется в минеральном масле, обеспечивает повышение эффективности технологической среды не только как источник диффузанта, но и способствует образованию "активных" продуктов деструкции в очаге деформирования. Последние адсорбируются на обрабатываемой поверхности, что приводит к снижению уровня поверхностной энергии и, в конечном итоге, к облегчению процесса деформирования упрочняемого металла, Создаются благоприятные условия для ускоренной диФФузии углерода в приповерхностные слои упрочняемого металла.Бейазол (11) представляет собой порошок белого цвета, содержащий до 28% азота,Хлорпарафин ХПмарки А выполняет в данной композиции функции противозадирной присадки, представляет собой прозрачную маслянистую жидкость без механических примесей, плотность при 20 С 1,185 - 1,235 г/см, содержание хлора в пределах 45-49%,ОПИБ- это продукт хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена, представляет собой однородную прозрачную жидкость темно-коричневого цвета, кинематическая вязкость при 100 С 30-70 сСт, содержание среды 12 - 16%, содержание хлора 3 - 5%.Приготовление технологической среды осуществляют растворением полиэтилена и беназола в смеси хлорпарафина с минеральным маслом при 90 +5 С и постоянном перемешивании в течение 10 - 20 ч, В охлажденный до 50 + 5 С раствор полимера вводят рассчитанное количество ОПИБ, продолжая перемешивание до получения1678858 температур и подаче полимерной технологической среды в зону контакта изделия и инструмента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения толщины и твердости упрочненного слоя и снижения шероховатости поверхности, в качестве инструмента используют быстровращающийся диск из титана или его сплавов, полимерную среду составляют из отходов полиэтилена типа Г, беназола(И), хлорпарэфина, продукта хлорсульфидирования монохлористой серой полибутена мол.м. 600 - 900 и минерального масла И - 5 А при следующем соотношении компонентов, мас.;6:Отходы полиэтилена типа Г 2-18 Бенэзол1-1,5 Хлорпэрафин 10 - 25 Продукт хлоосчльбиаиоовэния моно- хлористой серой полибутенэ мол.м,600-900 5 - 20Минеральное масло ИА Остальное Таблица 1 Содержание, мас.7., в составе2 .3 Компоненты, мас.l 4 (известный) Отходы полиэтиленатипа Г 18 1,315 Беназол (11)Хлорпарафин 1,5 1,0 10 Продукт хлорсульФидирования моно- хлористой серой полибутена мол,м. 600-900 20 Минеральное маслоЛА Осталь- Осталь- Осч альное (до ное (до ное (до 1002) 1007) 1002) гомогенного раствора темно-коричневого цвета.Результаты выполнения способа с граничными и среднимзначениями компонентов технологической среды, а также 5 известной среды приведены в табл.1; значения глубины упрочненного слоя (дсл), микротвердости ( Н ц,) и шероховатость поверхности (йа) - в табл,2.При всех значениях компонентов пред лагаемой технологической среды и применении предлагаемого материала упрочняющего инструмента из титанового сплава физико-механические свойства упрочненной поверхности лучше в сравнении 15 с известным способом.Фбрмула изобретенияСпособ упрочнения поверхности изделий. включающий нагрев поверхности детали трением обрабатывающим 20 инструментом до диффузионно-активных 107-ный растворполиэтилена. низкогодавления в 53-номводном раствореэмульсола1678858 Таблица 2 Состав СтойРежимы улрочнепия Иатериалулрочнявщего инФизико-механический свойства упрочняемой ловерхноститехнокость Б ,.мыс 7 с мм/об логической инструмента,мин Гсмкм П 1 а 110мкм струмента среды 1 50 70 1,0 25 Титановьп 1 500 10,0 50 70 25 550 5 с 1 ьнав ВТ 5 10,0 50 70 220 7,2 1,0 50 70 1,5 25 300 8,5 50 1,0 25 6,3 70 190 50 25 70 1,5 260 7,5 50 70 1,0 180 6,3 Сталь 50 15 25 Х 18810 Т 230 70 О, 052 7,2 Редактор Н. Гулько Заказ 3184 Тираж 373 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 О, 052 0,052 О, 052 О 052 0,052 0)052 О, 052 0,35-0,45 0,43-0, 68 05-0,8 06-0,9 0,3-0,5 040-062 1,6-2,5 1,8-2,6 Составитель А, СкверчковаТехред М.Моргентал Корректор Н. Король