Спосіб хіміко-термічної обробки деталей пар тертя сталей

 

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки деталей з формуванням дифузійних та поверхневих шарів з підвищеною зносостійкістю та високою прирабативаемостью в умовах тертя металу об метал, воно може знайти застосування в машинобудуванні, наприклад, автомобільної, тракторної галузях промисловості, а також в системах перекачування газоподібного і рідкого палива.

Відомо застосування процесів оксиазотирования сталевих виробів при температурах 560-580°З в газових середовищах, розплавах цианатов для підвищення зносостійкості і антифрикційних властивостей деталей (Коган Я.Д., Ешкабилов Х.К. Оксиазотирование металевих виробів. Зміцнюючі технології і покриття. 2006, №6, с.10-15).

Способи не універсальні стосовно до тонкостінних циліндричних деталей різних діаметрів, пар тертя, прирабативаемость деталей, що сполучаються нерівномірна.

Відомий спосіб комплексного зміцнення, що включає микродуговое зміцнення поверхонь нитрооксидированием в електролітної плазмі з подальшим натиранням робочих поверхонь мідними роликами (Коломейченко О.В., Тітов Н.В. Підвищення зносостійкості внутрішніх циліндричних по. / Зміцнюючі технології і покриття. 2006, №7, с.39-43).

Вищеописаний спосіб складний у здійсненні і трудомісткий.

Відомий спосіб хіміко-термічної обробки деталей пар тертя з сталей, що включає никотрирование деталей в суміші, що містить деревно-вугільний карбюризатор, карбамід і трилон-Б (патент РФ №2237744, С23С 8/76, С21F 1/74, опубл. 10.10.2004 р.).

Технологія не виключає поверхневих дефектів, що призводить до погіршення трібологічних властивостей і контактної міцності формуються зносостійких шарів на робочих поверхнях деталей пар тертя.

Пропоноване винахід спрямовано на підвищення зносостійкості формуються шарів на робочих поверхнях сталевих деталей пар тертя за рахунок поліпшення трібологічних властивостей і контактної міцності.

Поставлена мета досягається за рахунок того, що у відомому способі хіміко-термічної обробки деталей пар тертя з сталей, що включає никотрирование деталей в суміші, що містить деревно-вугільний карбюризатор, карбамід і трилон-Б, никотрирование проводять при 600-700°с З витримкою протягом 4-6 годин, а після никотрирования здійснюють контактна міднення з витримкою деталей у 5-10%-ном водному розчині мідного купоросу (CuSO4нут і притирання робочих поверхонь. Міднення деталей можна проводити безпосередньо при температурі никотрирования, тобто 600-700°З або попередньо охолоджувати до температури 100-80°З, або до температури навколишнього середовища.

При зміні параметрів контактного міднення і подальшої сушки, а також послідовності операцій, позитивний ефект знижується. Дослідним шляхом встановлено, що міднення безпосередньо від температур никотрирования найбільш ефективно для вуглецевих сталей, міднення з охолодженням до температури 80-100°З краще застосовувати для легованих сталей, а охолодження до температури навколишнього середовища - для високолегованих сталей, схильних до утворення тріщин при охолодженні у водних розчинах солей.

При обробці по запропонованій схемі на першому етапі витримки деталей при температурі 600-700°С протягом 4-6 годин в суміші, що містить карбамід (азотоуглеродосодержащий компонент) і трилон-Б (натрийазотоуглеродосодержащий компонент) формується трьохзонний дифузійний шар, що містить послідовно оксидну, карбонитрооксидную і карбонитридную зони з плавно спадної до серцевини мікротвердістю. На другому етапі при перенесенні деталей на водний розчин мідного купоросу протекае�ксируется на поверхні деталей. В процесі притирання і доводки мідь впроваджується в глибинні шари підвищеної твердості і сприяє стабілізації трібологічних властивостей поверхні, при цьому забезпечується низький коефіцієнт тертя, за рахунок підвищення класу чистоти поверхні тертя і наявності в ньому міді і сірковмісних компонентів. Це сприяє поліпшенню умов припрацювання, тому поліпшуються умови утримання мастила на поверхнях контактного тертя. Поєднання перерахованих вище позитивних якостей оброблених деталей дозволяє отримати необхідний технічний результат - підвищення зносостійкості і контактної міцності поверхні циліндрів при терті. На доданих до опису способу матеріалах зображено:

на фіг.1 - трьохзонний дифузійний шар, що містить послідовно оксидну, карбонитрооксидную і карбонитридние зони;

на фіг.2. - мікроструктура вкладишів циліндрів, підданих никотрированию і меднению з режимами обробки, наведені в прикладі 1;

на фіг.3 - зовнішній вигляд вкладки з поршневим кільцем, обробленого за пропонованим способом;

на фіг.4 наведена мікроструктура шару поперечного перерізу якоря електромагнітного клапана із сталі 16Х-ВІ після обробки при исполря електромагнітного клапана із сталі 16Х-ВІ після обробки при використанні режимів, наведених у прикладі 2.

Винахід ілюструється прикладами практичного здійснення пропонованого способу в умовах ремонтного підприємства для відновлення двигунів автомобілів і тракторів. Для никотрирования в електропечах типу СНО-4.6.8/9 використовували відпрацьований деревно-вугільний карбюризатор і добавки карбаміду (NH2)2CO - сечовина по ГОСТ 6691-77, трилон Б за ГОСТ 10652-73 (C10H8O10)Na2N2за 10-12% вага кожного. В якості середовища для проведення контактного міднення поверхонь деталей після никотрирования деталей використовували 5-10% водний розчин мідного купоросу CuSO4·5Н2Про по ГОСТ 4165-80.

Приклад 1. Вкладиші циліндрів дизельних двигунів, виготовлені з сталі 20Х, піддавали никотрированию в контейнерах з засипанням деревно-вугільних карбюризатором з введенням карбаміду і трилона Б при температурі 680°С протягом 6 годин. Після охолодження упаковки до кімнатної температури переносили деталі у ванну з 5%-ним водним розчином мідного купоросу (CuSO4·5Н2О) і витримували протягом 30 хвилин, потім проводили сушку в электрошкафу СНОЛ-3.3.3/3 при 120°З 60 хвилин. Притирання внутрішньої поверхні вкладишів циліндр�р.2, зовнішній вид вкладиша з поршневим кільцем показаний на фіг.3.

В результаті обробки на робочій поверхні формувався поверхневий шар з коефіцієнтом тертя 0,06-0,07 на карбонитридном шарі підвищеної твердості НУ1H= 680-690 з плавним переходом до м'якої основі. Обробка дозволила досягти ресурсу роботи двигунів 2500 годин або в 1,5 рази вище відомого способу обробки.

Приклад 2. Якоря електромагнітних клапанів із сталі 16Х-ВІ никотрировали в процесі відпалу при 700°З, 4 години і після охолодження до 80°З переносили в 10%-ний водний розчин мідного купоросу для контактного міднення протягом 10 хвилин. Після сушіння протягом 45 хвилин при 100°Із проводили притирання на притире з текстоліту протягом 5 хвилин до класу чистоти Ra= 0,06 мкм. На фіг.4 наведена мікроструктура, а на фіг.5 - макроструктура шару в поперечному перерізі. В результаті обробки коефіцієнт тертя знизився до 0,10, час реальної експлуатації запірної пари досягло 107циклів або на порядок вище, ніж після никотрирования за відомим способом, практично виключено наволакивание і задираки при роботі клапанної пари.

Приклад 3. Вали-шестерні насоса подачі дизельного палива зі сталі 20 никотрирова�урів никотрирования шляхом занурення у 7,5%-ний водний розчин мідного купоросу, який мав температуру навколишнього середовища і охолоджував нагріті деталі. Міднення здійснювали з витримкою деталей протягом 20 хвилин, подальшу сушку вели при 120°С протягом 60 хвилин у электрошкафу. Притирання здійснювали контртілом (шестерінкою із сталі 40Х13) в процесі припрацювання. В результаті обробки по запропонованому способу ефективний час роботи насосів зросла в 1,5 рази в порівнянні з обробкою за відомою технологією при однаковій твердості никотридного шару НУ1H= 730-740 за рахунок зниження зусилля тертя шару з впровадженої міддю.

Таким чином, випробування показали, що спосіб простий у здійсненні на підприємствах ремонту автотракторної техніки, малоэнергоемок, не вимагає дефіцитних компонентів для здійснення і екологічно безпечний.

У таблиці приведені порівняльні властивості та експлуатаційні характеристики поверхневих шарів при обробці за відомим способом і розробленої технології.

/tr>
Таблиця
Деталі, сталь, спосіб обробкиТовщина зміцненогоЗміст елементів,КоефіцієнтРесурсу роботи,
мкмхх)
12345
Пропонований
Сталь 40Х13, вал-шестерні
Никотрирование - 600°З, 4Азот - 0,22
годину, міднення при 20°З, 20Вуглець - 1,0
хв,10%-ний р-н, сушка 100240-250Мідь - 0,430,074300
°З,45 хв, притирання до Ra=Сірка - 0,11
0,25 мкм
ВідомийАзот - 0,21
Никотрирование - 600°З, 4260-270Мідь - 00,132900
годину, охолодження з піччюСірка - 0,02

Продовження таблиці
12345
Пропонований
Сталь 35Х, втулки
Никотрирование - 700°З, 6Азот - 0,14
годину, міднення від 700°З, 5%-380-430Вуглець - 1,20,086100
ном р-ре 10 хв, сушка 120°Мідь - 0,32
- 60 хв, притирання до Rа=Сірка - 0,10
0,16 мкм&;
Сталь 350Вуглець - 1,3
Никотрирование - 700°З 6370-390Мідь - 00,143300
годину, охолодження на повітріСірка - 0,01
х) карбюризатор - березове деревне вугілля, добавки по 5% карбаміду і трилона-Б.
хх) у притертом шарі 100 мкм

1. Спосіб хіміко-термічної обробки деталей пар тертя з сталей, що включає никотрирование деталей в суміші, що містить деревно-вугільний карбюризатор, карбамід і трилон-Б, відрізняється тим, що никотрирование проводять при 600-700°с З витримкою протягом 4-6 год, а після никотрирования здійснюють контактна міднення з витримкою деталей у 5-10%-ном водному розчині мідного купоросу (CuSO4·5Н2Про) протягом 10-30 хв, після чого здійснюють сушку при 100-120°С протягом 45-60 хв і притирання робочих поверхонь.

2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що міднення деталей проводять безпосередньо від температури никотрирования.

3. Спосіб за п.1, отличающийто міднення деталей проводять після їх охолодження до температури навколишнього середовища.



 

Схожі патенти:

Спосіб термічної і хіміко-термічної обробки сталевих виробів у вакуумі

Винахід відноситься до галузі термічної і хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для поверхневого зміцнення деталей машин ріжучого інструменту з конструкційних складнолегованих і інструментальних сталей, що працюють при високих контактних напругах і в умовах підвищеного зносу

Спосіб азотування виробів в тліючому розряді з ефектом порожнистого катода

Винахід відноситься до області хіміко-термічної обробки і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях промисловості для високотемпературного азотування сталевих деталей машин
Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки металів і сплавів і може бути використане для зміцнення поверхні робочих органів технологічного обладнання харчових виробництв транспортної та споживчої тари для пакування харчових продуктів

Спосіб виготовлення тонких, важкорозчинних покриттів (варіанти)

Винахід відноситься до способів виготовлення стабільних поверхневих покриттів за рахунок катодного розпилення, напилення, осадження з ванних або MOCVD і може знайти застосування при захисті та модифікації поверхонь, у тому числі з прихованими структурами, а також при нанесенні функціональних шарів, зокрема, в геліотехніці і техніці матеріалів

Спосіб обробки сталевих виробів

Винахід відноситься до металургії, а саме до хіміко-термічній обробці, і може бути використане для поверхневого зміцнення виробів і підвищення їх експлуатаційної стійкості

Спосіб комбінованого борирования вуглецевої сталі

Винахід відноситься до металургії, зокрема до хіміко-термічній обробці, і може бути використане в машинобудуванні для поверхневого зміцнення деталей машин, виготовлених з вуглецевої сталі

Спосіб зміцнення різального і формотворчого інструменту з теплостійких хромистих сталей

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки деталей і інструментів, і може знайти застосування в машинобудуванні, інструментальної промисловості

Спосіб виготовлення сталевих деталей

Винахід відноситься до енергозберігаючих способів виготовлення деталей з вуглецевих і легованих сталей з високою експлуатаційною стійкістю до корозії та зносу, і може бути використано в аграрній, металургійній, машинобудівній та інших галузях промисловості при металообробці

Спосіб обробки сталевих деталей нафтогазовидобувного обладнання

Винахід відноситься до області хіміко-термічної обробки сталевих деталей, зокрема нафтогазовидобувного обладнання, і може бути використано для підвищення стійкості сталевих деталей проти втомного руйнування, корозії і зносу в паливно-енергетичній, металургійній і машинобудівній галузях промисловості при металообробці

Склад для нітроцементації виробів з легованих сталей

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки деталей, оснастки та інструменту
Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки металів і сплавів, зокрема до процесів швидкісний нітроцементації в пастах

Спосіб хіміко-термічної обробки деталей електромагнітних клапанів з магнитомягкой стали

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до термічної і хіміко-термічної обробки деталей з магнитомягкой високохромистой сталі, використовуваної для виготовлення корпусів, магнітопроводів, осердь електромагнітних клапанів подачі робочих газів в електричних реактивних двигунах малої тяги
Винахід відноситься до хіміко-термічної обробки металів, зокрема до складів паст, що застосовуються для ціанування деталей устаткування на підприємствах машинобудівної і металургійної промисловості

Спосіб никотрирования сталевих деталей та інструменту

Винахід відноситься до металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки вуглецевих і легованих сталей і виробів з них, і може знайти застосування в автотракторостроении, ремонті та відновленні двигунів пар тертя в умовах машинобудівних підприємств серійного і дослідного виробництв, а також в інструментальних виробництвах більшості галузей промисловості

Спосіб зміцнення різального і формотворчого інструменту з теплостійких хромистих сталей

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до хіміко-термічної обробки деталей і інструментів, і може знайти застосування в машинобудуванні, інструментальної промисловості
Винахід відноситься до технологій, що забезпечує підвищення зносостійкості поверхонь виробів за рахунок зміни складу і структури їх поверхневих шарів, і може бути використане при виготовленні як ріжучого, так і штампового інструменту, а також виробів, що працюють в умовах абразивного зносу, сухого тертя при високих контактних напругах
Up!