Спосіб розмірної обробки деталі з газотермічним надтвердим покриттям

Реферат: Спосіб розмірної обробки деталі з газотермічним надтвердим покриттям включає механічну обробку деталі з покриттям. Попередньо на поверхню деталі напилюють пластичний матеріал, а під час механічної обробки деталь піддають розмірному поверхневому пластичному деформуванню до отримання необхідних форми та чистоти поверхні. Після цього здійснюють термоциклічне іонне азотування до отримання необхідної твердості деталі з покриттям. UA 100567 U (12) UA 100567 U UA 100567 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до машинобудування, а саме - до способів відновлення зношених деталей з газотермічним надтвердим покриттям, і може бути застосована в умовах серійного і масового виробництва для поверхневого зміцнення металевих виробів. Традиційне газотермічне напилення виконують газополуменевим, електродуговим, плазмовим та детонаційним методами. Технологія наплавлення та напилення обов'язково включає таку фінішну технологічну операцію, як розмірна механічна обробка - лезова або абразивна. Цим забезпечується необхідна форма та розміри деталі, а також чистота поверхні. Тому обов'язково передбачається створення необхідних припусків на товщину покриття під фінішну механічну обробку. Найбільш близьким до пропонованого за кількістю суттєвих ознак є спосіб розмірної обробки деталі з газотермічним надтвердим покриттям, при якому виконують механічну обробку деталі з покриттям [Клименко С.А., Муковоз Ю.А., Полонский Л.Г. и др. Точение износостойких защитных покрытий // Киев: Техника, 1997. - 146 с.]. При цьому для розмірної обробки деталі з газотермічним надтвердим покриттям використовують алмазний лезовий та абразивний інструмент, що суттєво підвищує вартість і деталі, і її обробки. Характерними ознаками наплавлення та газотермічного напилення є суттєва невизначеність технологічного процесу, непередбачуваність і неконтрольованість динаміки нанесення покриттів, що обумовлено залежністю від значної кількості факторів впливу на процес. Ця невизначеність відчутно впливає на розвиток і застосування у промисловості. Невизначеність значень технологічних припусків з фінішною механічною обробкою покриттів є, по суті, гальмом у ланцюзі комплексного розвитку ремонтних технологій наплавлення і напилення. Механічна обробка матеріалів з твердістю до HRC 30, практично не створює технологічних проблем і виконується традиційним металорізальним інструментом. Наплавлені ж та напилені високотверді покриття з твердістю HRC 42-62 і більше є проблемними для їх фінішної механічної обробки. Такі покриття, на відміну від монолітних матеріалів, мають високу крихкість, суттєво різні значення твердості на поверхні та на глибині, неоднорідний хімічний склад по товщині, велику кількість складових мікроструктури різної твердості та велику поруватість. Всі ці фактори практично унеможливлюють застосування для механічної обробки деталей з таким покриттям традиційного лезового інструменту і отримання виробів з необхідною точністю та чистотою поверхні покриття. Тому в основу пропонованої корисної моделі поставлена задача створення такого способу розмірної обробки деталей з газотермічним надтвердим покриттям, який би дозволив отримувати вироби з передбачуваною точністю та чистотою поверхні покриття шляхом їх механічної обробки традиційним лезовим інструментом. Поставлена задача вирішується за рахунок створення умов для зменшення поверхневої твердості деталі з покриттям на час її механічної розмірної обробки. Пропонований як і відомий спосіб розмірної обробки деталі з газотермічним надтвердим покриттям включає механічну обробку деталі з покриттям, а відповідно до пропонованої корисної моделі, попередньо на поверхню деталі напилюють пластичний металевий матеріал, під час механічної обробки деталь піддають розмірному поверхневому пластичному деформуванню до отримання необхідних форми та чистоти поверхні, після чого здійснюють термоциклічне іонне азотування до отримання необхідної твердості деталі з покриттям. Під час здійснення пропонованого способу на поверхню деталі з газотермічним надтвердим покриттям наплавляють або напиляють пластичний матеріал з невисоким значенням твердості HRC30. Зважаючи на невелику твердість покриття з пластичного матеріалу, виникає можливість для здійснення наступної операції - механічної обробки деталі з використанням традиційного твердосплавного інструменту у межах товщини пластичного покриття до отримання потрібної точності та чистоти поверхні. Длядосягнення заданого значення твердості - HRC 60-62 - виконують фінішну операцію термоциклічне іонне азотування деталі, яке, окрім підвищення твердості, дозволяє підвищити і зносостійкість деталі без зміни її форми, розмірів та чистоти поверхні деталі. Приклад. На деталь з газотермічним надтвердим покриттям наплавляли (або напилювали) сталь 30ХГСА. При цьому твердість на поверхні деталі не перевищувала значення HRC 30, що дозволило проводити її механічну обробку традиційними лезовим інструментом або роликом до отримання заданих значень точності та чистоти поверхні. Після отримання деталі з заданими значеннями точності та чистоти поверхні для досягнення заданого значення твердості - HRC 60-62 - виконували фінішну операцію термоциклічне іонне азотування деталі. При цьому деталь з газотермічним надтвердим покриттям розміщували у контейнері. З'єднували деталь з негативним, полюсом джерела струму. З'єднували стінки контейнера з позитивним полюсом джерела струму і відкачували 1 UA 100567 U 5 10 15 20 25 повітря з контейнера до тиску 133 Па за допомогою вакуумної системи. Продували контейнер робочим газом (аргоном) при тиску 1330 Па за допомогою системи газопостачання. Відкачували робочий газ з контейнера до значення тиску 27-53 Па за допомогою вакуумної системи. Подавали напругу 1100-1400 В на деталь та на стінки контейнера за допомогою системи електричного живлення та керування і збуджували тліючий розряд. Здійснювали катодне розпилення протягом 5-60 хв., при якому поверхневий шар деталі нагрівають до температури 250-500 °C (в залежності від марки сталі), знижували напругу до робочої за допомогою системи електричного живлення та керування. Підвищували тиск робочого газу у контейнері до 20-250 Па за допомогою системи газопостачання та здійснювали дифузійне насичення. Під час дифузного насичення циклічно періодично подавали напругу 1000-1200 В з тривалістю півциклу нагріву 5-20 сек. та тривалістю півциклу охолодження 5-20 сек. За основу характеристики процесу азотування приймали глибину дифузійної зони h (мкм) та стандартну температуру іонного азотування сталевих деталей Т°к. Півцикл нагріву закінчували, коли температура деталі на заданій глибині h досягне значення Тк°. При цьому на поверхні деталі температура Т° п має значення Т°п=Т°к+ΔТ°, де ΔТ° - перепад температур в поверхневому шарі деталі. Півцикл охолодження закінчували, коли температура поверхні досягала значення Т п=Т°к-ΔТ°, і починали наступний цикл. Після термоциклічного іонного азотування на задану глибину h деталь охолоджували до кімнатної температури у вакуумі та виймали з контейнера. Завдяки сказаному були створені умови для нагрівання лише поверхневого шару оброблюваної деталі, глибина якого дорівнює необхідній глибині зміцнюваного шару, тобто дифузійної зони, що дозволило суттєво зменшити енерговитрати на поверхневе зміцнення сталевих деталей іонно-плазмовим азотуванням у пульсуючому тліючому розряді. Переваги пропонованого способу порівняно із прототипом такі: - відпадає потреба в високовартісному алмазному лезовому та абразивному інструменті; - досягається необхідна точність та чистота поверхні; - для наплавлення та напилення використовують більш дешеві матеріали при ідентичних показниках твердості та зносостійкості. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Спосіб розмірної обробки деталі з газотермічним надтвердим покриттям, при якому виконують механічну обробку деталі з покриттям, який відрізняється тим, що попередньо на поверхню деталі напилюють пластичний матеріал, а під час механічної обробки деталь піддають розмірному поверхневому пластичному деформуванню до отримання необхідних форми та чистоти поверхні, після чого здійснюють термоциклічне іонне азотування до отримання необхідної твердості деталі з покриттям. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2