[go: up one dir, main page]

RU2303651C1 - Method for strengthening of a long-measuring steel body of rotation - Google Patents

Method for strengthening of a long-measuring steel body of rotation Download PDF

Info

Publication number
RU2303651C1
RU2303651C1 RU2006103427/02A RU2006103427A RU2303651C1 RU 2303651 C1 RU2303651 C1 RU 2303651C1 RU 2006103427/02 A RU2006103427/02 A RU 2006103427/02A RU 2006103427 A RU2006103427 A RU 2006103427A RU 2303651 C1 RU2303651 C1 RU 2303651C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
strengthening
synthesis
deformation
self
steel body
Prior art date
Application number
RU2006103427/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В чеслав Борисович Дементьев (RU)
Вячеслав Борисович Дементьев
Алексей Матвеевич Липанов (RU)
Алексей Матвеевич Липанов
Александр Сергеевич Смаркалов (RU)
Александр Сергеевич Смаркалов
Анатолий Васильевич Бородин (RU)
Анатолий Васильевич Бородин
Original Assignee
Институт прикладной механики УрО РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт прикладной механики УрО РАН filed Critical Институт прикладной механики УрО РАН
Priority to RU2006103427/02A priority Critical patent/RU2303651C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2303651C1 publication Critical patent/RU2303651C1/en

Links

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: the invention refers to chemical thermal treatment and may be used for strengthening of the details of a machine.
SUBSTANCE: metal of the fourth-sixth groups in the ratio calculated on the equitation of the reaction of the synthesis of alloys of introduction is put on the surface. The speedy heating is executed with currents of high frequency at which the process of self-propagating high temperature synthesis is initiated. Simultaneously with passing of the self-propagated high temperature synthesis deforming is carried out by way of rolling of the strengthening surface with degree of deformation 7-12% with immediate cooling of water-air mixture.
EFFECT: increases durability of details working in conditions of friction.
1 dwg

Description

Изобретение может быть использовано при упрочнении металлических поверхностей деталей машин путем химико-термической обработки (нанесение на поверхность металла твердого износостойкого покрытия).The invention can be used in hardening the metal surfaces of machine parts by chemical-thermal treatment (applying a hard wear-resistant coating to the metal surface).

Известен способ получения износостойкого изделия (RU 2093309 С1, 20.10.1997, B22F 7/04), включающий нанесение на поверхность несущей металлической основы слоя порошкообразного тугоплавкого материала, соединение с основой путем его уплотнения, термической обработки и одновременной пропитки расплавом металла, температура плавления которого ниже температуры плавления металла основы.A known method of producing a wear-resistant product (RU 2093309 C1, 20.10.1997, B22F 7/04), comprising applying a layer of powdered refractory material to the surface of the supporting metal base, connecting it to the base by compaction, heat treatment and simultaneous melt impregnation of the metal, the melting temperature of which below the melting temperature of the base metal.

Способ позволяет получить достаточно твердый поверхностный слой, способствующий обеспечению износостойкости детали.The method allows to obtain a sufficiently hard surface layer, contributing to ensuring the wear resistance of the part.

Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:

- значительная длительность и сложность процесса;- significant duration and complexity of the process;

- невозможность получения поверхности с низкой шероховатостью.- the inability to obtain a surface with low roughness.

Известен способ поверхностного упрочнения деталей машин (RU 2098509 С1, 12.10.1997, С23С 8/60), включающий приготовление путем прессования обкладок (аппликаций) из насыщающей порошковой смеси, которые накладываются на подвергаемое насыщению место, после чего осуществляют циклический нагрев ТВЧ, плотно прижимая обкладки к поверхности, а деталь смещают относительно обкладок при размягчении их внутренних слоев.A known method of surface hardening of machine parts (RU 2098509 C1, 10/12/1997, C23C 8/60), including preparation by pressing of plates (applications) from a saturating powder mixture, which are superimposed on the place to be saturated, after which the high-frequency TV is cycled, tightly pressing plates to the surface, and the part is displaced relative to the plates while softening their inner layers.

Способ позволяет обеспечить диффузионное насыщение поверхностных слоев упрочняемых деталей машин различными химическими элементами из твердых фаз.The method allows for the diffusion saturation of the surface layers of hardened machine parts with various chemical elements from solid phases.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

- неравномерность нанесения легирующего слоя и необходимость иметь большую величину припуска на механическую обработку;- uneven application of the alloying layer and the need to have a large amount of allowance for machining;

- недостаточное сцепление материала покрытия с материалом основы.- insufficient adhesion of the coating material to the base material.

Известен способ нанесения покрытий на металлические поверхности тел вращения (RU 2000114597 А, 10.06.2002, С23С 24/02 - принято за прототип), включающий нанесение покрытия в виде порошка на поверхность, смоченную электролитом, и одновременным прессованием порошка вращающимися роликами с противоположных сторон детали с усилием, превышающим предел текучести наносимого материала, при этом ролики подключены к положительному полюсу источника питания, а обрабатываемая деталь к отрицательному полюсу источника питания.A known method of coating metal surfaces of bodies of revolution (RU 2000114597 A, 06/10/2002, C23C 24/02 - taken as a prototype), including coating in the form of a powder on a surface moistened with electrolyte, and simultaneously pressing the powder with rotating rollers on opposite sides of the part with a force exceeding the yield strength of the applied material, while the rollers are connected to the positive pole of the power source, and the workpiece to the negative pole of the power source.

Данный способ позволяет повысить износостойкость деталей, работающих в условиях трения, и устранить некоторые недостатки, отмеченные в предыдущих способах.This method allows to increase the wear resistance of parts operating in friction conditions and to eliminate some of the disadvantages noted in previous methods.

Однако данный способ обработки также отличается длительностью технологического процесса, не обеспечивает достаточной диффузии материала покрытия в основной металл.However, this processing method also differs in the duration of the process, does not provide sufficient diffusion of the coating material in the base metal.

Задача заявленного изобретения - это существенное повышение твердости и износостойкости обработанной поверхности при совмещенном режиме выполнения операций ее легирования твердым сплавом термомеханической упрочняющей обработки и выглаживающего воздействия инструментом с образованием направленного микрорельефа на поверхности детали.The objective of the claimed invention is a significant increase in hardness and wear resistance of the treated surface with a combined mode of performing operations of alloying it with a hard alloy of thermomechanical hardening treatment and smoothing action with a tool with the formation of a directed microrelief on the surface of the part.

Задача решается тем, что предварительно производят нормализацию детали, проводят самораспространяющийся высокотемпературный синтез в процессе термомеханической обработки с заглаживанием поверхностного слоя и немедленным охлаждением водовоздушной смесью.The problem is solved by pre-normalizing the part, conducting self-propagating high-temperature synthesis in the process of thermomechanical treatment with smoothing of the surface layer and immediate cooling with a water-air mixture.

Суть изобретения состоит в следующем. На поверхность предварительно нормализованной детали, изготовленной из менее дефицитного (более дешевого) материала, наносят суспензию экзотермической (высокоэнергетической) смеси с введенными и равномерно распределенными металлами 4-6 групп в соотношении, рассчитанном по уравнению реакции синтеза сплавов внедрения. Производят скоростной нагрев ТВЧ, при котором инициируется процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с целью получения полидисперсного покрытия на основе сплавов внедрения. Одновременно с прохождением СВС-процесса прикладывают деформирующую нагрузку путем обкатки упрочняемой поверхности со степенью деформации 7-12% с немедленным охлаждением водовоздушной смесью. При этом обеспечивают высокую прочность сцепления указанных сплавов внедрения с основой путем взаимного проникновения за счет деформации поверхностного слоя и упрочнения детали. В поверхностном слое происходит значительный рост плотности дислокаций.The essence of the invention is as follows. On the surface of a pre-normalized part made of less scarce (cheaper) material, a suspension of an exothermic (high-energy) mixture with introduced and uniformly distributed metals of 4-6 groups is applied in a ratio calculated by the equation of reaction for the synthesis of interstitial alloys. High-speed high-temperature heating is produced at which the process of self-propagating high-temperature synthesis is initiated in order to obtain a polydisperse coating based on interstitial alloys. Simultaneously with the passage of the SHS process, a deforming load is applied by rolling in a hardened surface with a degree of deformation of 7-12% with immediate cooling with a water-air mixture. At the same time, they provide high adhesion strength of these implantation alloys to the base by mutual penetration due to deformation of the surface layer and hardening of the part. A significant increase in the density of dislocations occurs in the surface layer.

В отличие от известных способов предлагаемый технологический процесс отличается низкой стоимостью оборудования, безопасностью работы. Исключается традиционная механическая алмазно-абразивная финишная обработка, т.к. достигается требуемая по условиям эксплуатации точность размеров и шероховатость поверхностей.In contrast to the known methods, the proposed process is characterized by a low cost of equipment, safety. The traditional mechanical diamond abrasive finish is eliminated, as the dimensional accuracy and surface roughness required by the operating conditions are achieved.

На чертеже показан пример конкретного использования для валков стана холодной прокатки. Бралась заготовка 1 диаметром 13 мм из материала 9ХС. Готовилась смесь с составом, рассчитанным в соответствии с реакцией синтеза: 2Ti+2(CH)n=2nTiC+nH2 The drawing shows an example of a specific use for rolls of a cold rolling mill. The blank 1 was taken with a diameter of 13 mm from 9XC material. A mixture was prepared with the composition calculated in accordance with the synthesis reaction: 2Ti + 2 (CH) n = 2nTiC + nH 2

1/2Мо+S=1/2MoS2 1/2 Mo + S = 1/2 MoS 2

1/2Мо+Si=1/2MoSi2 1/2 Mo + Si = 1/2 MoSi 2

Приготовление исходной смеси.Preparation of the starting mixture.

В ступке перемешивали 48 г порошка титана грануляцией до 40 мкм, 24 г порошка молибдена грануляцией до 20 мкм, 12 г порошка углерода (сажи), 2,1 г порошка серы, 14 г аморфного кремния и перекладывали в емкость, куда добавляли цапон-лак в количестве 3-5 капель лака консистенции олифы (сливок) на 1 см3 порошка (~2 г) и ацетон в количестве, необходимом для создания консистенции масляной краски (жидкой сметаны). Полученный состав тщательно перемешивался и наносился кистью на заготовку. После обмазки экзотермической смесью 2 заготовка подвергалась термомеханической обработке с непрерывно-последовательным воздействием: нагрев в индукторе 3 до 1000°С. В процессе нагрева происходило самовоспламенение смеси и проходила реакция самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с деформированием в роликах 4, где обжималась со степенью деформации 10%, после выхода из очага деформации охлаждалась в душевом устройстве 5 водой. В результате получалась термоупрочненная заготовка. Твердость на поверхности составляла 62-64 ед. HRC, шероховатость - не более 10 мкм. Далее проводили шлифовку и полировку до шероховатости 0,4-0,5 мкм.In a mortar, 48 g of titanium powder was granulated by granulation up to 40 μm, 24 g of molybdenum powder by granulation up to 20 μm, 12 g of carbon powder (soot), 2.1 g of sulfur powder, 14 g of amorphous silicon and transferred to a container where zapon-varnish was added in the amount of 3-5 drops of varnish consistency of drying oil (cream) per 1 cm 3 of powder (~ 2 g) and acetone in the amount necessary to create the consistency of oil paint (liquid sour cream). The resulting composition was thoroughly mixed and applied with a brush to the workpiece. After coating with an exothermic mixture 2, the workpiece was subjected to thermomechanical processing with a continuous sequential action: heating in the inductor 3 to 1000 ° C. During heating, the mixture spontaneously ignited and a self-propagating high-temperature synthesis reaction took place with deformation in the rollers 4, where it was crimped with a degree of deformation of 10%; after leaving the deformation zone, it was cooled in the shower unit 5 with water. The result was a heat-strengthened billet. The hardness on the surface was 62-64 units. HRC, roughness - not more than 10 microns. Next, grinding and polishing to a roughness of 0.4-0.5 microns was carried out.

Полученные валки использовали для прокатки особо тонкой ленты толщиной 0,01 мм. При этом стойкость валков увеличивалась в сравнении с валками, получаемыми по импорту (Япония, Швеция) в 1,6-1,8 раза.The resulting rolls were used for rolling a particularly thin tape 0.01 mm thick. In this case, the roll resistance increased in comparison with the rolls obtained by import (Japan, Sweden) by 1.6-1.8 times.

Таким образом, в результате использования предлагаемого способа в поверхностном слое обрабатываемой детали создается термически упрочненная легированным твердым сплавом структура с регулярным микрорельефом поверхности и заданной шероховатостью, чем обеспечивается высокая износостойкость сопряжений, работающих в тяжелых условиях трения, агрессивной среде и т.п.Thus, as a result of using the proposed method in the surface layer of the workpiece, a structure is created that is thermally hardened by alloyed hard alloy with a regular surface microrelief and a predetermined roughness, which ensures high wear resistance of joints operating under severe friction conditions, aggressive environments, etc.

Claims (1)

Способ упрочнения поверхности длинномерного стального тела вращения, включающий его нормализацию, нанесение покрытия, термомеханическую обработку, отличающийся тем, что для получения полидисперсного покрытия на основе сплавов внедрения на поверхность наносят суспензию экзотермической смеси, содержащую равномерно распределенные в ней металлы 4-6 групп в соотношении, рассчитанном по уравнению реакции синтеза сплавов внедрения, производят скоростной нагрев токами высокой частоты, при котором инициируют процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, одновременно с которым проводят деформирование путем обкатки упрочняемой поверхности со степенью деформации 7-12% с немедленным охлаждением водовоздушной смесью.A method of hardening the surface of a long steel body of revolution, including its normalization, coating, thermomechanical treatment, characterized in that in order to obtain a polydisperse coating based on interstitial alloys, a suspension of an exothermic mixture containing uniformly distributed metals of 4-6 groups in it is applied to the surface in the ratio calculated according to the reaction equation for the synthesis of interstitial alloys, high-speed currents are produced by high-frequency currents, at which a self-propagating process is initiated I high-temperature synthesis, at the same time with which the deformation is carried out by rolling in a hardened surface with a degree of deformation of 7-12% with immediate cooling with a water-air mixture.
RU2006103427/02A 2006-02-06 2006-02-06 Method for strengthening of a long-measuring steel body of rotation RU2303651C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103427/02A RU2303651C1 (en) 2006-02-06 2006-02-06 Method for strengthening of a long-measuring steel body of rotation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103427/02A RU2303651C1 (en) 2006-02-06 2006-02-06 Method for strengthening of a long-measuring steel body of rotation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2303651C1 true RU2303651C1 (en) 2007-07-27

Family

ID=38431709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006103427/02A RU2303651C1 (en) 2006-02-06 2006-02-06 Method for strengthening of a long-measuring steel body of rotation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2303651C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2384649C1 (en) * 2008-06-20 2010-03-20 Владимир Владимирович Коршунов Method of thermodiffusion strengthening of steel parts
RU2556455C1 (en) * 2014-03-13 2015-07-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Part surface alloying process
RU2557892C2 (en) * 2013-11-21 2015-07-27 Вадим Леонидович Кванин Method of production of gun barrel
RU2587365C1 (en) * 2015-03-24 2016-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Method of chemical-thermal treatment of item

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2181788C1 (en) * 2000-08-08 2002-04-27 Дикун Юрий Вениаминович Method of producing composite materials and coats made from powders and device for realization of this method
JP2004263254A (en) * 2003-03-03 2004-09-24 Tungaloy Corp Cemented carbide and coated cemented carbide members and methods for their manufacture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2181788C1 (en) * 2000-08-08 2002-04-27 Дикун Юрий Вениаминович Method of producing composite materials and coats made from powders and device for realization of this method
JP2004263254A (en) * 2003-03-03 2004-09-24 Tungaloy Corp Cemented carbide and coated cemented carbide members and methods for their manufacture

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2384649C1 (en) * 2008-06-20 2010-03-20 Владимир Владимирович Коршунов Method of thermodiffusion strengthening of steel parts
RU2557892C2 (en) * 2013-11-21 2015-07-27 Вадим Леонидович Кванин Method of production of gun barrel
RU2556455C1 (en) * 2014-03-13 2015-07-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Part surface alloying process
RU2587365C1 (en) * 2015-03-24 2016-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Method of chemical-thermal treatment of item

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104250810B (en) A kind of hot rolled rod skirthoard track laser melting coating is prepared WC hard and is closed coating process method
Yang et al. Effects of diamond size on the deposition characteristic and tribological behavior of diamond/Ni60 composite coating prepared by supersonic laser deposition
Tijo et al. Effect of Ti/B4C ratio on the microstructure and mechanical characteristics of TIG cladded TiC-TiB2 coating on Ti-6Al-4V alloy
Zhao et al. Effect of high temperature-assisted ultrasonic surface rolling on the friction and wear properties of a plasma sprayed Ni/WC coating on# 45 steel substrate
CN103276346A (en) Processing method of metal bearing retainer
RU2303651C1 (en) Method for strengthening of a long-measuring steel body of rotation
CN103814147A (en) Rolls for hot rolling
Hong et al. High-performance Ti6Al4V surface manufacture by laser carburising-assisted grinding
Liew et al. Reciprocating wear behavior of mild steel carburized using Na2CO3–NaCl
RU2209851C1 (en) Method of ultrasonic treatment of metal surfaces
Ozdemir et al. Tribological properties of Ni3Al produced by pressure-assisted volume combustion synthesis
JPS5934787B2 (en) Manufacturing method for journal bearings in rotary cutters for bits
Dhiman et al. Machining behavior of AlSI 1018 steel during turning
RU2069604C1 (en) Method of chemical thermal treatment of porous sintered pieces
CN110396691B (en) A kind of 6061 aluminum alloy surface treatment method
RU2556897C1 (en) Surface hardening by cutting-forming tool
CN105063589B (en) A kind of preparation method of metal Iron hemiphosphide lithium high temperature resistant phosphatization membrane material
RU2718017C1 (en) Combined method of hardening of metal surfaces of parts of machines operating in conditions of abrasive wear
RU2197557C2 (en) Method of surface treatment of low-carbon steel
HRP20000916A2 (en) Duplex process for diffusional creation of solid carbide layers on metal materials
Chernega et al. Structure and properties of surface layers metals on the basis of high solid boride obtained in conditions of an external magnetic field
Sereda Obtaining of wear-resistant carbide coatings on high-carbon steels under SHS conditions
Zhiguts et al. Technologies of synthesis of materials with predefined properties
Lebedev et al. Improving the reliability and efficiency of tillage machines
Karastoyanov High-Speed and High-Temperature Powder Metallurgy for Energy Efficiency and Environmental Protection

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080207