Способ обработки металлов и сплавов
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1027007
Авторы: Могильников, Чмир, Шлыков
Текст
0 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХОПУБЛИ К 2 23 Р 1/1 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЕНИ САНИЕ ИЗОБРЕ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ОПИ КА 3431345/2530,048207.0783. БМ.Я. Чмир,ШлыковТульский орЗнамени пол нактл,25.А. Могнльннко ествасти.абатыала тем, что, обработки процесса, ваемую за ена Трудового 1( технический инс с щФ ог ут. (21) ;(22) (46) (72) и Ае 8. 8)В.Н. и др. Физик обработки. М.,(54)(57)СПЛАВОВ атокопроворолнта,ПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОразивным инструментомдной связке в среде элет л и ч а ю щ и й сс целью повышения качи снижения энергоемкона инструмент или обротовку подают потенциэлементом из природного алмаза или синтетического поликристаллического материала ( карбонит, исмит, балас, гексанит) с поляризацией заготовки фиг. 1) и инструмента (фиг. 2), а также к сверлению отверстий алмаз ными сверлами с. нанесенным гальваническим способом рабочим алмазоносным слоем при поляризации инструмента ( фиг. 3 ) и заготовки ( фиг, 4) .Принципиальная электрическая схема 35 источника поляризации представленана фиг, 5. На фиг. б показан энерге тический (потенциальный) рельеф сплава ЮН 14 ДК 24 над поверхностным слоем, а на фиг. 7 его микрострук тура, Химические связи в карбидах,входящих в состав твердых сплавов, характер их изменения представлены соответственно на фиг. 8 и 9. На фиг, 1-4 приняты следующие 45 обозначения: заготовка 1, инструмент 2, токопровод 3, сопла 4 дляподвода рабочей жидкости,инаправления вращения инструмента ирабочей подачиА (, ВС ) - клемма дляподвода электрического потенциала отисточника питания. На фиг. 5 Трпонижающий трансформатор, М - выпрямительный мост, Д,Ь, С - клеммыисточника соответственно для поля ризации отрицательным, положительными переменным потенциалом. На фиг. 6и 7 кристаллиты 5 ( зерна сплава),включения бпримеси), 3 и с- фазы .сплава, % - энергетический рельеф.На фиг. 9 1 - направление снижения 60 энергии металлической связи Ме-С,П - направление роста энергии ковалентной связи Ме:Ме и снижениеэнергии металлической связи Ме:Ме.Способ осуществляется следующим 65 образом. Изобретение относится к электрофизическим и электрбхимическим методам .обработки, в частности к комбинированным способам обработки металлови сплавов, сочетающим воздействиеабразивнОго инструмента и электрического потенциала на обрабатываемуюповерхность, и может быть использовано при различных схемах шлифования,хонингования, доводки, суперфиниширования и выглаживания,Известны способы точения и сверления с применением электрическоготока, предусматривающие регулирование естественной термо-ЭДС при:проведении указанных операций и возможность управления эффектом ее действия за счет ввода дополнительногоэлектрического тока, протекающегомежду инструментом и заготовкой,вследствие приложения внешней ЭДСот специального источника питания,где внешняя положительная ЭДС усиливающая ток термо-ЭДС) ускоряет доставку электронов к поверхностямэлектродов, повышает ионизацию кислорода и остаточную миграцию заряженных частиц 1,Отрицательная внешняя ЭДС, напротив, затрудняет миграцию необходимыхдля ионизации кислорода электронов.Если в первом случае окисление наконтактных поверхностях интенсифицируется то во втором - .интенсивность окислительных процессов сни"жается, способствуя образованию тонких и прочных пленок. Оба отмеченныхфактора ведут к повышению стойкостиинструмента и улучшению процесса резания, ФъВ межэлектродном промежутке ( МЭП)при этом в результате наличия высокой напряженности электрического поляпротекают слабые или сильные токи, электрические разряды. При протекании сильных токов выделяетсязначительное количество теплоты. Изменение химического состояния контактирующих поверхностей способствуетинтенсификации съема припуска присовмещении действия электрическоготока с резанием резцом или со сверлением,К недостаткам известных способовобработки относятся: наличие дополнительных агрегатов и устройств,усложняющих обслуживание и эксплуатацию установок, увеличивающих потребность в производственных площадях; низкое качество обработки иналичие дефектов поверхностного слояв результате электрических разрядовв МЭП; наличие макродефектов наобрабатываемой поверхности в результате локальных коротких замыканийэлектродов", необходимость введениязначительного количества энергии взону обработки, что удорожает стоимость изготовления деталей; электрическая энергия, используемая дляинтенсификации съема при точенииили сверлении, не регулируется, недозируется, подводится без учета 5 свойств обрабатываемого материалаи его структуры.Цель изобретения - повышение качества обработки и снижение энергоемкости процессов обработки метал- О лов и сплавов.Поставленная цель достигаетсятем, что в процессе обработки абразивным инструментом с использованием токопроводной рабочей жидкости 5 на инструмент или обрабатываемую заготовку подают, потенциал.Для поляризации электрода используют постоянное напряжение положительной или отрицательной полярности,или же переменное напряжение. На чертежах приведены примеры реалиэации способа применительно к.Эле- мент б 2 б 6 2 Включают привод инструмента 2 (фиг. 3 и 4) или заготовки 1 (фиг.1) и 2 , через сопло 4 подают в зону обработки рабочую жидкость, на заготовку 1 или инструмент 2 подают электрический потенциал путем соединения клеммы А(В,С) (фиг. 1-4) с одной из клемм источника поляри" зации А,В или С (фиг.5), получая соответственно отрицательный положительный или пременный потенциал. 10Схема обработки (фиг. 3 и 4 ) может быть реализована при внутреннем шлифовании и хонинговании при наличии возвратно-поступательного движения инструмента. 5Органами управления станком устанавливают рабочие режимы, заготовка 1 и инструмент 2 сближаются,. вступают во взаимодействие, производится съем припуска. В результате отсутствия тока в пространстве между ними, наличия несовершенств структуры металлов и сплавов под воздействием абразива и электрического потенциала при обработке набюнодается усиленное проявление струк.турно-чувствительных, свойств материала, выражающееся в электрохими. ческой гетерогенности ( ЭХГ) поверхности, т.е, различное значение потенциалов ф на различных микроучаст- ЗО ках обрабатываемой поверхности 5 (Фиг.б) вследствие негомогенности ее энергетического рельефа. ЭХГ проявляется на границах зерен, фаз, блоков, различных включечий, микро ,неровностей, микротрещин,. пор. Проявление ЭХГ определяется характером микроструктуры материала, его химическим составом, в большей степени проявляются на.поверхности круп" 4) .нозернистых" сплавов, к которым от носятся магнитнотвердые сплавы, а также - металлокерамические твердые.Указанная ЭХГ поверхности создается в результате различной поляризуемости составляющих сплав химических элементов и элементов микроструктуры зерен, фаз, блоков, включений (фиг. 7), Разность потенциалов между кристаллитами (зернами)и включениями составляет 20- 50 25 мВ, между соседними зернами - 15- ,20 мВ, на границах блоков и фаз 4-5 мВ ( фиг. 6). В результате взаимодействия микроучастков поверхности, имеющих различные потенциалы поляризации, осуществляется бо-. лее эффективное.микрорезание при пониженных нагрузках на режущий элемент и силах трения, более низких температурах в зоне обработки и при полном отсутствии выделения Джоулева тепла. Обработку ведут в условиях снижения влияния термомеханической активации краевых дислокаций, расположенных на границе фаз между фазами различной твердости, на их взаимодействие с включениями, что исключает возможность зарождения микротрещин в хрупких элементах микроструктуры. Кроме того, окруженные полем упругих напряжений области над краевыми дислокациями испытывают напряжения сжатия, а под ними - растяжения, т.е. образуется поле сдвиговых искажений, влияющее на взаимодействие дислокаций: между собой и с дефектами упаковки, на образование субмикроэлектрохимической гетерогенности. Примеси, расположенные вблизи дислокаций, в обычных условиях создают атмосферу Коттрела, препятствующую движению дислокаций и закрепляющую их. Наличие участков с различной величиной потенциала поляризации способствует усилению движения дислокаций, снижению сопротивления материала микрорезанию.ЭХГ поверхности меняет энергетическое состояние атомов и электронную структуру поверхности в наибольшей степени.в металлах и сплавах, имеющих в своем составе переходные элементы Со, И 1, Ге, Т 1, Ч, Сг, Ег, ХЬ, Ма, НЕ, Та, Ж. В основе сопротивления материалов микрорезанию, в частности сплавЬв на основе переходных металлов, лежит характер ( фиг. 8 ) и энергия химических связей (фиг. 9) в карбидах, и электронное строение компонентов, входящих в состав наиболее широко используемых конструкционных и инструментальных материалов. В табл. 1 представлено электронное строение элементовТаблица 11027007 Продолжение табл, 1 Эле- мент г 6 2 6 г г г 2 2 2 6 иь 10 12 о г 6 6 1 2, 2 3 2 2 6 2 6 2 6 10 126101 2 2 6 6 ЩМХимические связи обозначаются следующим образом: металлическая Ме - С, Ме - Ме, ковалентная Ме:Ме С:С, ковалентно-металлическая резонирующая связь Ме;Ме. В сплавах на основе карбидов в нормальном состоянии энергия металлической связи Ме-С уменьшается внутри групп периодической системы элементов Д,И. Менделеева в сторону увеличения атомного нбйера карбидообразую-. щего металла (фиг. 9, направление 1),При подведении дополните ьного 4 потенциала в процессе съема нрипуска происходит возбуждение и удаление отдельных атомов из решетки карбидов. Так, при удалении атомов углерода разрывается металлическая 4 связь Ме-С, освободившиеся электроны металла переходят в состояние, соответствующее усилению взаимодействия Ме-Ме, поскольку Б Р - конфигурации остальных атомов углерода стабилизируются нелокализованными электронами металла, электронное равновесие между связями Ме-Ме и Ме-С нарушается. Прочность межатомной связи, определяемая в основном незаполненными конфигурациями, на 5 рушается, Нарушение связывающей стабильности электронных конфигураций атомов способствует понижению энергии за счет усиления резонирующей ковалентно-металлической связи. конной вый 65 игур трук ываю табилизация электронных ций и изменение электро уры поверхностных слоев нарушение энергетическ 1тустойчивости свободных полузапол- ЗО;неиных и полностью заполненныхорбиталей. Перераспределение электронов по состояниям приводит к нарушению всех связей в зависимости отсостояния последнего д -подуровня Зу элемента. Энергетические потери приразрыве ковалентных связей Ме:С некомпенсируются при образовании дополнительных связей Ме-Ме. Рост деФицита атомов углерода в карбидахснижает йх устойчйвость и.суммарную прочность металлических связейв результате снижения термодинамической устойчивости системы. Снижение термодинамической устойчивости влечет за собой анижение энер гетических затрат на микрорезание.Разность потенциалов между отдельными элементами микро- и макроструктуры не достигает значения потенциалов анодного растворения ме- О таллов, входящих в состав известных сплавов, поэтому электрохимического растворения (ЭХР) обрабатываемой поверхности не наблюдается.Протекающие между многочисленнымимикроучастками с различными потенциалами поляризации микротоки неосуществляют ЭХР, электрохимическиереакции в МЭП,отсутствуют. На обрабатываемой поверхности заготовки ина рабочей поверхности инструментапассивная пленка непоявляется. Токопроводная рабочая жидкость служитдля протекания мнкротоков между имеющими различный электрический потенциал элементами микроструктуры идля передачи потенциала с одного10 1027007Ю ЮМЮ й ф имн МЦц о ее И н Р Я ) аоо сФ 3 ХО нцо рао ЮЭ Ъ Ф Че ФХЮ й Ю Фжн хцо оее м н Рфю Хонцо ьаож 1 дд е хооя и г.сЮож в 1 д 1 Венао сч о,4 г 4Ич м йЭ Ы о.й Рсч оМ зФО а аоюо а 5 е хауаоа нхФфаж ехааею озноба юйв хоо а В еоо ОДЕР Юое но. нер део : оюоВхо % 1 1еоВаеоо 59 хеоонии аайоойеВеа хххнхоових ЕХ 93. ОЦЕ 33 ЕХ еаеощхоаохх13ей еа воео хц 3.о ае Е О 3333 о оа 33 "Х МЗ О 3 оо х х О 33 И ) о ф,хх е,эо хозн. оех ео ан 1,аоЗа. 13 ХХН 3 ЬНЗЭН 4 оо Я йвх 5333 аано.3 ео хххн -аиа ехеьнэоаы каеоадхоо 3 О 1 О оц хх кое ад охо нц хд ое нэо не они о Е 1 э иЙл 1 1 1 1Испытания показали, что несмотря на значительную производительности базового способа,.его применение при обработке твердых и магнитно- твердых сплавов нежелательно, так как сопровождается повышенным износом инструмента и энергоемкостью.На обработанной поверхности сплава ВК 15 создается сетка микротрещин, а поверхностный слой обеэуглероживается в результате прохождения меж-1 О ду электродами контактно-дуговых токов и выделения Джоулева тепла.Таким образом, базовый способ мо" жет быть рекомендован на операциях предваритеЛьной. обработки твердых 15 сплавов с оставлением значительного припуска. В ряде случаев дефектный слой превышает грипуск, существующий у твердосплавных заготовок после их спекания. Для обработки магнитных сплавов способ вообще не применим, так как сопровождается макро- дефектами поверхности, исправление которых на последующих операциях невозможно.Применение способа позволяет совмещать в одной операции предварительную и окончательную обработку, полностью исключает прижоги электрического происхождения, создает воэможность сохранения исходной структуры поверхностного слоя или получение заданной.4-ТаиФ.Р Составитель Р. Никматулинлинич Техред А.Бабинец Корректор Л. Боквцщ дакто дписн 4/5 таВ Е ЕЮЮВта Юаь ЮЮлиал ППП "Патентф, г. ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 4639/18 Тираж 1106 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ромнтета ССС открытийущская наб.,
СмотретьЗаявка
3431345, 30.04.1982
ТУЛЬСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ЧМИР МИХАИЛ ЯКОВЛЕВИЧ, МОГИЛЬНИКОВ ВЛАДИМИР АНДРЕЕВИЧ, ШЛЫКОВ АНАТОЛИЙ СЕРГЕЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: B23P 1/10
Опубликовано: 07.07.1983
Код ссылки
<a href="https://patents.su/9-1027007-sposob-obrabotki-metallov-i-splavov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ обработки металлов и сплавов</a>
Предыдущий патент: Устройство для сборки под сварку
Следующий патент: Устройство для ремонта труб теплообменника
Случайный патент: Вращатель подающего механизма