Способ удаления заусенцев с деталей из черных металлов

1742358 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСГ 1 УБЛИК Е ИЗОБР ЕНИЯ ИСА ител н ни 6-0937.1976. предла гаемому особ ультраэвукос металлических лов в кислотных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Кировское электромашинострное производственное объедим, Лепсе(56) Авторское свидетельство СССРМ 1305196, кл. С 23 Р 1/00, 1984.Информационный листок Ъ 7ВНИИмежотраслевой информации,Изобретение относится к технологии ультразвуковой обработки, а именно к области химического удаления заусенцев с деталей из черных металлов с минимальным изменением их геометрических размеров, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.Известен способ ультразвукового травления металлов, когда процесс ведут при наложении ультразвуковых колебаний с амплитудой колебательной скорости выше порога кавитации раствора.Недостатками этих способов являются сложнОсть реализации, необходимость применения дорогостоящего специального технологического и измерительного ультразвукового оборуддвания, строгого контроля и корректировки состава раствора и еремени обработки, а также невысокая производительность,Наиболее близким кизобретению является спвого удаления заусенцевдеталей из черных метал 51)5 С 23 6 5/00, С 23 Р 1/26(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЗАУСЕНЦЕВ С ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ (57) Сущность; способ включает обработку деталей в смеси кислот, содержащей, мас.,; соляная кислота 13.,0-13,5, азотная кислота 11,0-11,5, серная кислота 7,0-7,5 и вода - остальное, при воздействии ультразвукового поля, причем обработку ведут при отношении массы деталей и площади их поверхности, равном 1 10 з10 г/мм 2, и соотношении объемов раствора и деталей (0,5 - 2):1 до самопроизвольного прекращения реакции, 4 табл. растворах, заключающийся в обработке деталей раствором в течение определенного (Д времени. Недостатками данного способа являются невысокие производительность, точность и чистота обработки поверхности Я деталей, необходимость контроля времени обработки, состава раствора и его корректировки.Цель изобретения - сокращение време ни обработки, повышение точности разме- фь ров и чистоты обработки поверхности Я деталей, упрощение контроля за окончани-ем процесса, 01Поставленная цель достигается тем, что в способе ультразвукового удаления заусенцев с деталей иэ черных металлов в смеси соляной, азотной и серной кислотобработку ведут при отношении массы деталей к площади их поверхности. равном 1 10.Э 3 10 г/мм 2, и соотношении объемов раствора и деталей -(0,5-2):1 до самопроизвольного прекращения реакции, при этом смесь кислот имеет следующее соотношение компонентов, мас.0:20 производится в ультразвуковых ваннах промышленного изготовления типа УЗВУ контактным методом через водную прослойку в кислотостойких контейнерах. Рабочая частота ультразвуковых колебаний 25 22 кГц; интенсивность 1,5 - 2 Вт/см, тем 2пература состава 35-40 С, время травления 10 мин, Растворы готовят обычным способом, а именно в необходимое количество 30 35 Соляная кислота (с 1 = 1,19) 13,0 - 13,5, Азотная кислота (б = 1.4) 11,0-11,5; Серная кислота (д = 1,84) . 7,0-75; Вода Остальное Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна",П р и м е р конкретного выполнения, Для определения оптимального состава кислот-, ного раствора подготовлено несколько смесей, состав которых представлен в табл, 1.Испытывалисьдетали иэ черных металлов и сплавов СТ,25, Ст.40, Ст 08 Кп, 20 х 13, 12 х 18 Н 10 Т, 29 Н К типа шайб, трубок, шинок и т.п, с соотношением массы деталей и площадзи поверхности, равном 1 10 3 10 г/мм; с величиной заусенцев до 0,150 мкм и чистотой обработки поверхности 1,25. Ультразвуковое травление деталей воды вводят поочередно и растворяют соляную кисЛоту, затем азотную и серную. Растворь 1 готовы к применению непосредственно после приготовления. При этом объем раствора много больше обьема деталей. После травления каждой партии деталей растворы подлежат корректировке или утил из а ции. Р езул ьтаты ул ьтра звукового травления деталей в составах приведены в табл. 2. Анализ полученных результатов показывает, что оптимальным составом является состав 3, Процесс травления идет стабильно, заусенцы удаляются полностью, а чистота поверхности не ухудшается, При подборе оптимального объемного соотношения раствора и деталей вначале определяется отношение массы к площади поверхности для каждого типа деталей, а потом соответственно берут отношение объемов раствора и деталей, Когда все компоненты раствора прореагируют с материалом деталей, чему способствуют известные факторы ультразвукового поля, реакция самопроизвольно прекращается. В зависимости от результата обработки количественное соотношение объемов раствора и деталей корректируются в сторону увеличения или уменьшения. Результаты этой работы приведены в табл, 3, Анализ . полученных результатов показывает, что 5 10 15 40 45 50 55 для каждого типа деталей с соотношением массы и площади поверхности, равном 1 10 -3 10 г/мм, имеется оптимальное соотношение раствора и деталей (0,5 - 2):1, позволяющее при ультразвуковом травлении получать удовлетворительные результаты по удалению заусенцев. С целью сравнения предлагаемого способа удаления заусенцев с прототипом и подтверждения его преимуществ (сокращение времени обработки, повышение точности размеров и чистоты .обработки поверхности деталей, упрощение контроля за окончанием процессв) были проведены испытания на производственных партиях следующих деталей:1, Шайбы Н 3406 А,5-4-8 из стали 12 х 18 Н 10 Т после вырубки, с заусенцами до 0,08 мкм, чистотой обработки поверхности 2,5 и соотношением - = 3 10 г/мм,6, -3 2 52, Точбки из сплава 29 Н К(ковар)длиной 8,5мм, внешним; диаметром 2мм,+о,зшлифования, с заусенцами до 0,150 мкм, чистотой обработки 2,5 и соотношением - = 1 10 г/мм-. Обработка деталей проз.Бизводится в растворе, содержащем, мас,%:Соляная кислота 13-14,5 Азотная кислота 11-11,5 Серная кислота 7-7,5Вода Остальное В соответствии с формулой заявки, соотношение объемов раствора и деталей при ультразвуковом травлении деталей по и редлагаемому способу составляет: для шайб - 2:1, а для трубок - 1,5:1, Было обработано по пять партий шайб и трубок объемом по 200 мл каждая, причем на партию шайб расходуется 200 мл х 2 = 400 мл раствора, а на партию трубок 200 мл х 1,5 = 300 мл. Таким образом, для обработки пяти партий шайб расходуется 2 л раствора, а для обработки пяти партий трубок - 1,5 л раствора. Ход реакции при обработке каждой партии по предлагаемому способу ультразвукового травления одинаков: начало реакции медленное (1 - 2 мин), затем за счет известных факторов ультразвукового поля (акустические течения, кавитация и т,д.) реакция ускоряется, повышается температура до 50-55 С (2-3 мин). наконец, наступает фаза бурной реакции с повышением температуры в растворе до 65 - 70 С (2 - 3 мин) и быстрое самопроизвольное прекращение реакции (0,5 - 1 мин), Прекращение реакции обьясняется снижением концентрации кислот и накоплением продуктов реакции в растворе. После прекращения реакции отработанный раствор сливается в утилиэа1742358 Таблица 1 Таблица Величина з сенцев, мм Соста Изменение размеров еталейКласс чистоты поверхности имечан 0,08 0,04,00 ,00 ,00 ,07 45зв. 2,5Вг 2 2,5 ретравлена екает очень тор, а детали после промывки, пассивации и сушки направляются на контроль. Известный способ характеризуется тем, что все партии деталей поочередно обрабатываются в одном объеме раствора (объем раствора 5 много больше объема каждой партии деталей) и степень обработки деталей контролируется временем нахождения деталей в растворе, а также корректировкой состава . раствора, Для реализации и сравнения его 10 с предлагаемым способом пять партий шайб объемом по 200 мл обрабатываютсязпоочередно в растворе объемом 2 л, а пять партий трубок обрабатываются соответственно в растворе объемом 1,5 л. Интенсив ность реакции при обработке каждой отдельной партии при этом меняется незначительно, что объясняется хорошим тепло- обменным процессом в большом осъеме раствора и, следовательно, незначитель ным повышением температуры (до 47 - 49" С). Время ул ьтраэвукового травления каждой парии деталей определяется необходимостью достижения определенного качества обработки деталей. В связи с 25 накоплением продуктов реакции и снижением концентрации кислот в растворе время увеличивается для последующих партий (время обработки первых партий - 10 мин, а четвертых - 14 - 15 мин), После обработки 30 четвертый партий деталей реакции при обработке пятых партий не начинается без корректировки раствора и повышения температуры раствора, Результаты сравнения обработки деталей по известному и предла гаемому способам приведены в табл. 4, Анализ полученных результатов показывает, что по сравнению с известным способом время обработки каждой партии деталей по предлагаемому способу сокращается почти в два раза, отсутствует контроль за временем обработки и составом раствора, нет корректировки состава, а это все говорит о повышении производительности. Чистота обработки поверхности деталей повышается на один класс. а изменение размеров после обработки уменьшается на 0,005 мм, Кроме того, необходимб отметить высокую стабильность характеристик технологического процесса и результатов обработки деталей. Таким образом, все поставленные цели реализованы,ф о р мул а изобретен ия Способ удаления заусенцев с деталей из черных металлов, включающий их обработку в смеси соляной, азотной и серной кислот при воздействии ультразвукового поля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени обработки, повышения точности размеров и чистоты обработки поверхности деталей, упрощения контроля за окончанием процесса, обработку ведут при отношении веса деталей к плошзади их поверхности, равном 1 10 - 3 10 гl мм и соотношении объемов раствора и деталей (0,5 - 2):1 до самопроизвольного прекращения реакции, при этом смесь кислот имеет следующее соотношение компонентов, мас соляная кислота 13.0-13,5, азотная кислота 11,0 - 11,5, серная кислота - 7,0-7,5 и вода - остальное,Процесс травления протекаеточень медленноПроцесс травления стабилен, 3сенцы сняты не полностьюПроцесс травления стабилен, 3сенцы сняты полностьюТо жеПоверхность деталей пеПроцесс травления протме енно .,ь3 з аоа ф цЪЕ Яо Е х Б Ф5 щл аФЮ 5аоФ Фискхохфохсоф ФЕ ою аБ оо в ооо Р С)Ф СО С) Сб оо о ооо ОО О ООО о оо в о (О С 1 С Ю О о оо о о о оо о о о Ф о 2 ок М ойдо;лоеоЯщ сх Ок о .соБ ФЮсфф фДФ) О ОСО О Сбо О О О(О О ОО ОО сг о оо оо 11фи о;Зс с 1о ех 1- к ХсчФ цф 5О 11 ф 2 г0х о оБХ фхсафФхф 1 о Фо 1- ь о ф о ха 3 З Ф 1 О ф О ф аф Ф о ф Ю С 1, ф а ф Бф с фа З о22 мХхФОс щ 2 са х аоС 1 ФЗ фо 1 2 х х ф Щ 3 Б. с о 2 х О Ф ф Б,11.1 1 о Х 1" о оэМЪ 1 о 1- о. о Э 131 11 1 11 11З 3 О Х Щ а 3 111 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 Х о л о о о л о о с а ц с 1 1 1 1 141 Щ1 :Г 11 Х 1 130 1Щ 11 1 -1 О Щ о - О.Х Э с х сса Х Э Х хйл Е1 Х й 3 О л охох а э у ЭСЭЛ х щ -. о ВЕЛОЗО ЩЭОЩ асмуса лЭйаХС ХЭтЭ ф.1 Фээго ыЕмАУоа м ч о о л л оо оо оо л л о о 0 Ю 1 1 лл 0Л л 3 ф м