Способ упрочнения поверхностей трения деталей из чугуна

5 45 мянутые параметры, а упрочнение осуществляют обкаткой роликом,Нанесение покрытия контролируютпутем измерения температуры инструмен 5та на расстоянии 2-3 мм от поверхности контакта, в качестве контрольного значения температуры принимают35-50 С.В табл.1 показано влияние способов упрочнения на износостойкостьчугуна.При упрочнении поверхности тренияобкатыванием стальным закаленным роликом (образцы 3,4) поверхностныйслой до глубины 0,025 мм разрушаетсяпо графитовым включениям чугуна, чтоприводит к снижению до 1,5 раза егоизносостойкости. Упроцненные наклепом слои находятся на глубине 0,15 мм. 20В связи с этим дефектный верхнийслой чугуна необходимо снимать придополнительной механической обработке. Толщина упрочненного слоя и уровень повышения износостойкости болеевсего зависят от режима обкатыван 1 яи характеристик длины графитовыхвключенийОптимальной длиной графитовых включений чугуна для направляющих станков является 200-240 мкм,с уменьшением длины графитовых включений, например до 74 мкм, снижаетсятолщина упрочненного слоя ( 303),с увеличением до 450 мкм снижаетсяуровень иэносостойкости ( " 203).Оценку свойств упрочненного чугуна по износостойкости проводили в условиях работы со смазкой и попаданияна поверхность трения мелкой металлической стружки. Испытания проводи 40лись по схеме вал-вкладыш. Вал, изготовленный из серого литейного чугуна марки СЧ 20 с оптимальной длинойграфитовых включений 1 р - в 2 мкм,подвергали упрочнению. Вкладыш, итакже изготовленный иэ чугуна СЧ 20,не подвергали упроцнению поверхности трения перед испытанием имелишероховатость В = 0,8 мкм, Испытаниепроводили давлением 2,9 кг/см, ско 50рость скольжения 0,22 м/с; путь трения,6 км. продолжительность испытанияч. Износостойкость вала оценивали по линейному износу. Диаметрвала в нескольких сечениях измеряли55на вертикдльном оптиметре моделиИКВс точностью измерения 0,001 мм.Измерения проволили двд рдэа, до ипосле испытания нд машине трения,Полученная разность линейных размеровхарактеризует величину износа.В соответствии с предлагаемым способом упрочнение поверхностей тренияизделий из чугуна марки СЧ 20 производили следующим образом,Изделие из чугуна подвергали чистовой механической обработке шлифованием или строганием широким резцоми т.д.; шероховатость поверхности0,8-1,5 мкм. Для предварительно шлифованной поверхности чугуна с шероховатостью В = 1,25 мкм требуемая толщина покрытия - не менее 0,008-0,01 ммПокрытие должно иметь высокую равномерность по толщине, разнотолщинностьпокрытия не более 0,004 мм на площади 10 х 10 мм.Деталь устанавливали на стол илив патрон станка, который может обеспечить необходимое усилие на инструмент при обкатывании поверхности роликом. Например, для направляющихстанин, стоек, поперечин и т,д. металлорежущих станков достаточное усилиеколеблется в диапазоне 500-1000 кг(диаметр ролика - 60 мм, профильныйрдлиус ролика - 30 мм, усилие обкатки - 800 кг, скорость - 10-20 м/мин),Упроцняемые поверхности очищали отгрязи коррозии и обеэжиривали ацетоном. В реэцедержателе станка закрепляли инструмент в виде стержня иэ мягкого металла - латуни марки Л 63Затем поверхность чугуна смачивали рабочей жидкостью состава, мас.Формальгликоль 65-69Этиленгликоль 30-33Тиомочевина 1-2Рабочую жидкость приготавливалисмешиванием жидких компонентов (формальгликоля и этиленгликоля) и добав.лением в смесь порошка тиомочевины.Покрытие иэ латуни натиранием может наноситься на чугун марки СЧ 20при нормальном давлении 15-20 мг/мм 2,скорости скольжения инструмента 0,05 О, 1 м/с. Процесс осаждения латуни начугун контролировали по нагреву поверхности трения. Температуру измеряли микротермопарой (хромельалюмель),расположенной по оси латунного инструмента. Горячий спай термопары находится на определенном расстоянии отрабочей поверхности инструмента.На качество упрочненного слоя после обкатывания роликом влияют все указанные в табл.2 параметры покрытия,зависящие от состава рабочей среды.Например, высокая разнотолщинностьпокрытия (более 0,004 им) вызываетшелушение латунного слоя, недостаточная толщина (менее 0,008-0,01 мм)снижает износостойкость поверхностного слоя вследствие частичного повреждения графитовых включений послеобкатывания роликом.8 лияние температуры поверхностина качество покрытия представлено етабл.3 и 4, При температурах нижеукаэанной невозможно получить покрытие необходимой толщины, при более 15высокой температуре (50 С) в зонеобработки испаряется активная жидкость и покрытие получается низкогокачества (по однородности и равномерности). Например, при 7 = 0,15 и/си Р = 15 кг/мм 2 температура вблизиоконтакта равняется 55 С, вследствиечего частично испаряется с поверхности рабочая жидкость и на поверхности образуются непокрытые металломзоны, При Ч, = 0,03 м/с и Р15 кг/мм 2 температура вблизи конотакта равняется 30 С, толщина слояметалла - 0,005 мм, что вдвое меньшетребуемой величины (0,01 им), износ 30увеличивается. Оптимальный режимдля выбранной марки (СЧ 20) и структуры чугуна равняется= 0,050,1 м/с, Р = 15-20 кг/ми температура нагрева вблизи поверхности48 С,Толщина наносимого слоя также зависит от количества проходов, и приисходной обработке поверхности с шероховатостью Кц = 1,25 мкм достаточный слой 0,01 мм достигается за 3-5проходов.Из приведенных в табл.1 данныхследует, что предлагаемый способ упрочнения повышает износостойкость по" 4верхности чугуна более чем в 2 раза,при этом поверхностный слой имеетсамую высокую износостойкость, Поверхностный слой у чугуна, обкатанного только стальным закаленным роликом, имеет самую низкую износостойкость, ниже чем у чугуна в исходномсостоянии без упрочнения, У этих образцов максимальную износостойкостьимеют слои на глубине О, 15 мм (образец 3) и 0,20 мм (образец 4). Толщина упрочненного слоя чугуна обработанного по предлагаемому способу,на 40 ь больше, чем обкатанного стальным роликом,Приведенные данные показывают, чтоспособ обеспечивает низкую шероховатость и высокую износостойкость поверхности чугуна, что позволяет повысить долговечность деталей из чугуна,Формула изобретения1, Способ упрочнения поверхностей трения деталей из чугуна, при котором предварительно обработанную поверхность смачивают рабочей жидкостью наносят металлическое покрытие энтифрикционной безабразивной обработкой, и упрочняют, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения долговечности за счет повышения износостойкости поверхностей,.в качестве рабочей жидкости используется раствор тиомочевины в смеси Аормальгликоля и этипенгпикопя при следующем соотношении компоненточ мас.ь:Формальгпиколь 65-69Этиленгликоль 30-33Тиоиочевина 1-2 при этом нанесение покрытия контролируют путем измерения температуры в зоне, прилегающей к зоне обработки, причем при превышении допустимой величины температуры уменьшают скорость перемещения и/или нормальную нагрузку на инструменте, а при температуре ниже допустимой величины увеличивают упомянутые параметры, а упрочнение осуществляют обкаткой роликом.2. Способ по п.1, о т и и ч а ю щ и й с я теи, что нанесение покрытия контролируют путем измерения температуры инструмента.3. Способ по пп. и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при измерении температуры инструмента на рас" стоянии 2-3 мм от поверхности контакта с изделием в качестве контрольного значения температуры принимают 35- 50 С1706843 Таблица 1 Величинаосадки поверхности,чугуна приобкатываниистальнымроликом,мм Обработка поверхности чу- гуна Оеличины износа мкм Иатериалповерхности трения при глубине слоя от поверхности трения, мм 0,10 015 0,20 0,25 0,32 0,5 0 0,05 Исходное состояние (щлифование,као 8) Чугун 28 28 28 28 28 29 28 28 28 28 28 28 34 29 29 29 ЛатуньЧугун Аф 60Обкатка стальным закаленнымроликомАФБО + обкатка стальнымзакаленнымроликом 36 28 18 16 47 36 28 16 29 28 28 28 13 18 30 29 0,15 0,40 ЧугунЛатунь 20 22 25 28 12 18 25 28 12 7 В 10 8 8 10 12 0,15 0,40 Латунь Таблица 2 Состав рабочей идкости нас.Фе Свойства покрытия Износ поверхности, мм формальгликоль тиоиочевина этилен- гликоль неравномер- щерохованость тол- тость Кв щины, мм мм толщина покрытия, мм Таблица 3 Условия нанесения покрытиятемперату ра поверх ности, С Состав рабочейидкости мас.Ф Износ поверх арактеристика покрытия формаль- гликоль расстояние термопары от поверхности трения инструмента, мм толщина,мм этилен- гликоль тиомочевина нерав- номерность,мм веро- хованости,мкмтость Кв мкм 35 0,008 1240 0,015 12 45 0,01 12 50 0,008 12 30 0,005 26 55 0,003 32 0,004 1,25 0,004 125 0,004 0,08 0,004 0,080,008 1,25 непокрытые зоны 65 67 69 64 70 65 65 65 65 65 65 68 68 68 68 68 68 31 31 31 31 31 31 32 32 32 32 32 30 33 29 34 32 32 1,0 1,0 1,01,0 1,0 2,0 2 П 2,0 2,0 0,5 3,0 0,015 О, 015 0,010 0,005 0,008 0,010 0,010 0,007 0,006 0,010 0,005 0,004 0,004 0,004 0,008 0,008 0,004 0,004 0,008 0,008 0,008 0,002 1,25 1,25 1,25 1,25 1,50 1,20 1,0 0,08 1,25 1,50 0,08 12 12 12 26 34 12 12 24 34 26 321706843 Таблица 4 Состав рабочей жидкости, мас.Ъ Условия нанесения покрытия Износ поверхности,мкм формальгликоль этилен- гликоль температура поверхности,ОС тиомочевина Составитель С.ЧукаеваТехред Л,Олийых Корректор А.Осауленко Редактор О.Христа Заказ 230 Тираж ПддписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113935, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 191 68 68 68 68 68 68 68 31 31 31 31 31 31 31 расстояние тер"мопары от по"верхности трения инструмента мм 2,0 2,5 2,0 3,0 1,0 4,0 1,0 50 50 35 50 50 50 35 12 16 14 18 12 32 30