RU2440874C1 - Method of producing wear resistant surface layer on steel parts - Google Patents
Method of producing wear resistant surface layer on steel parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2440874C1 RU2440874C1 RU2010129680/02A RU2010129680A RU2440874C1 RU 2440874 C1 RU2440874 C1 RU 2440874C1 RU 2010129680/02 A RU2010129680/02 A RU 2010129680/02A RU 2010129680 A RU2010129680 A RU 2010129680A RU 2440874 C1 RU2440874 C1 RU 2440874C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- surface layer
- alloying
- steel
- wear resistant
- hardening
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 title claims description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 abstract 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится преимущественно к области электрофизической обработки, в частности к электроискровому упрочнению стальных поверхностей, и может быть использовано для повышения износостойкости поверхностей трения прецизионных деталей машин и инструментов.The invention relates primarily to the field of electrophysical processing, in particular to spark hardening of steel surfaces, and can be used to increase the wear resistance of friction surfaces of precision parts of machines and tools.
Известен способ повышения износостойкости поверхностей трения электроискровой обработкой в воздушной среде с использованием твердосплавных легирующих электродов [Гитлевич А.Е. Электроискровое легирование металлических поверхностей / А.Е.Гитлевич, В.В.Михайлов, Н.Я.Парканский, В.М.Ревицкий. - Кишинев: Штиинца, - 1985, - с.42-43].A known method of increasing the wear resistance of friction surfaces by electrospark machining in air using carbide alloy electrodes [A. Gitlevich Electrospark alloying of metal surfaces / A.E. Gitlevich, V.V. Mikhailov, N.Ya. Parkansky, V.M. Revitsky. - Chisinau: Shtiintsa, - 1985, - p. 42-43].
Несмотря на преимущества, известный способ повышает износостойкие и антифрикционные свойства поверхностей стальных деталей машин и инструментов в недостаточной степени и не обеспечивает необходимой долговечности узлов трения.Despite the advantages, the known method improves the wear-resistant and antifriction properties of the surfaces of steel parts of machines and tools to an insufficient degree and does not provide the necessary durability of the friction units.
Известен способ обработки рабочих поверхностей деталей узлов трения для придания им износостойких свойств электроискровым легированием (ЭИЛ), наиболее близкий по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению, принятый за прототип [пат. 2319790, РФ, МПК C23C 28/00. Способ обработки рабочей поверхности детали узла трения для придания ей износостойких и антифрикционных свойств / А.В.Беляков, В.М.Кремешный].There is a method of processing the working surfaces of parts of friction units to give them wear-resistant properties by electrospark alloying (ESA), the closest in combination of essential features to the claimed invention, adopted as a prototype [US Pat. 2319790, Russian Federation, IPC C23C 28/00. A method of processing the working surface of a friction unit part to give it wear-resistant and antifriction properties / A.V. Belyakov, V.M. Kremeshniy].
В предложенном способе износостойкое покрытие получают методом ЭИЛ медным электродом с последующим шлифованием покрытия и пассивацией его в растворе окислителя. На сухую обработанную поверхность наносят композицию, содержащую следующие компоненты: медь, политетрафторэтилен, борат гликоля, мыльную пластичную смазку. Указанную композицию периодически наносят в режиме эксплуатации узла трения.In the proposed method, a wear-resistant coating is obtained by the ESA method with a copper electrode, followed by grinding of the coating and its passivation in an oxidizing solution. A composition containing the following components is applied to the dry treated surface: copper, polytetrafluoroethylene, glycol borate, soapy grease. The specified composition is periodically applied in the operating mode of the friction unit.
Однако формирование износостойкого покрытия указанным комбинированным способом является трудоемким и экономически затратным. Кроме того, при шлифовании покрытия, созданного ЭИЛ, в указанных пределах съема (10-30%) необходима достаточно высокая точность выполняемой технологической операции и прецизионное оборудование. В предлагаемой технологии требуется периодическое нанесение композиции в процессе эксплуатации узла трения, что связано с дополнительными затратами труда.However, the formation of a wear-resistant coating in the specified combined way is time-consuming and economically expensive. In addition, when grinding the coating created by ESA, within the specified removal limits (10-30%), a sufficiently high accuracy of the technological operation and precision equipment are required. The proposed technology requires periodic application of the composition during operation of the friction unit, which is associated with additional labor costs.
Задачей изобретения является разработка способа повышения эффективности электроискрового упрочнения поверхностей узлов трения, обеспечивающего формирование поверхностного слоя, обладающего высокими износостойкими и антифрикционными свойствами.The objective of the invention is to develop a method for increasing the efficiency of electrospark hardening of the surfaces of friction units, which provides the formation of a surface layer with high wear-resistant and antifriction properties.
Указанный технический результат достигается тем, что в процессе электроискрового легирования в область между легирующим электродом и обрабатываемой поверхностью подается кислород. При этом соблюдаются следующие технологические режимы: энергия в импульсе Е=0,25 Дж; амплитудное значение напряжения U=48 В при частоте импульсов 400 Гц; длительность разряда τ=120 мкс; время обработки t=2 мин/см2; легирующий электрод из твердого сплава ВК6М.The specified technical result is achieved by the fact that in the process of electrospark alloying, oxygen is supplied to the region between the alloying electrode and the surface to be treated. In this case, the following technological conditions are observed: energy per pulse E = 0.25 J; the amplitude value of the voltage U = 48 V at a pulse frequency of 400 Hz; discharge duration τ = 120 μs; processing time t = 2 min / cm 2 ; hard alloy alloy electrode VK6M.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемой таблицей, в которой приведены характеристики поверхностного слоя, полученного при ЭИЛ быстрорежущей стали электродом ВК6М с энергией в импульсе Е=0,25 Дж (микротвердость основы Hµ=5,88±0,1 ГПа).The invention is illustrated by the following description and the attached table, which shows the characteristics of the surface layer obtained by ESA of high-speed steel with a VK6M electrode with pulse energy E = 0.25 J (base microhardness H µ = 5.88 ± 0.1 GPa).
Заявляемый способ заключается в следующем. При введении в межэлектродное пространство кислородсодержащей среды повышается теплосодержание эрозионных частиц легирующего электрода, что приводит к увеличению глубины зоны термического влияния в поверхностном слое. В связи с тем, что атомный радиус кислорода ra=1,36 нм, а размеры октаэдрических пустот кристаллической решетки железа равны 1,25 нм, реализуется твердорастворный и дислокационный механизмы упрочнения, повышая микротвердость и износостойкость формируемого поверхностного слоя.The inventive method is as follows. When an oxygen-containing medium is introduced into the interelectrode space, the heat content of erosive particles of the doping electrode increases, which leads to an increase in the depth of the heat-affected zone in the surface layer. Due to the fact that the atomic radius of oxygen is r a = 1.36 nm, and the size of the octahedral voids of the iron crystal lattice is 1.25 nm, solid-solution and dislocation hardening mechanisms are realized, increasing the microhardness and wear resistance of the formed surface layer.
Пример. В соответствии с предлагаемым способом была упрочнена стальная поверхность металлорежущих пластин резцов из стали Р6М5. Микротвердость рабочей поверхности пластины после шлифования составляет Hµ=5,0÷6,0 ГПа. Обработка выполнялась легирующим электродом из твердого сплава ВК6М в среде кислорода с параметрами ЭИЛ-энергия в импульсе Е=0,25 Дж, амплитудное значение напряжения U=48 В при частоте импульсов 400 Гц, длительность разряда τ=120 мкс, время обработки t=2 мин/см2, что обеспечивает уменьшение коэффициента трения до 0,1 с микротвердостью поверхностного слоя Hµ=20,7 ГПа [Коротаев Д.Н. Управление качеством формирования эксплуатационных параметров поверхностей при упрочнении электроискровым легированием / Д.Н.Коротаев, Ю.Б.Никитин, Е.В.Иванова // Известия вузов. Машиностроение. - 2003. - №.4. - С.65-69]. Результаты сравнительных испытаний упрочненных металлических пластин из быстрорежущей стали Р6М5 приведены в таблице.Example. In accordance with the proposed method, the steel surface of the metal cutting plates of cutters made of steel P6M5 was hardened. The microhardness of the working surface of the plate after grinding is H µ = 5.0 ÷ 6.0 GPa. The processing was carried out with a VK6M alloy alloy alloy electrode in an oxygen medium with EIL energy per pulse E = 0.25 J, voltage amplitude U = 48 V at a pulse frequency of 400 Hz, discharge duration τ = 120 μs, processing time t = 2 min / cm 2 , which provides a decrease in the coefficient of friction to 0.1 with the microhardness of the surface layer H µ = 20.7 GPa [Korotaev D.N. Quality management of the formation of operational parameters of surfaces during hardening by electrospark alloying / D.N. Korotaev, Yu.B. Nikitin, E.V. Ivanova // News of universities. Engineering. - 2003. - No. 4. - S.65-69]. The results of comparative tests of hardened metal plates made of P6M5 high-speed steel are given in the table.
Таким образом, применение предлагаемого способа электроискрового упрочнения стальных поверхностей по сравнению с прототипом позволяет на рекомендуемых технологических режимах обработки обеспечить существенно меньшие значения среднего коэффициента трения и повысить износостойкость поверхностного слоя деталей узлов трения и инструментов.Thus, the application of the proposed method of electrospark hardening of steel surfaces in comparison with the prototype allows to provide significantly lower values of the average coefficient of friction at the recommended processing conditions and increase the wear resistance of the surface layer of parts of friction units and tools.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010129680/02A RU2440874C1 (en) | 2010-07-15 | 2010-07-15 | Method of producing wear resistant surface layer on steel parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010129680/02A RU2440874C1 (en) | 2010-07-15 | 2010-07-15 | Method of producing wear resistant surface layer on steel parts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2440874C1 true RU2440874C1 (en) | 2012-01-27 |
Family
ID=45786410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010129680/02A RU2440874C1 (en) | 2010-07-15 | 2010-07-15 | Method of producing wear resistant surface layer on steel parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2440874C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19836158A1 (en) * | 1998-08-10 | 2000-02-17 | Innovent Ev Technologieentwicklung | Roughening up and activating metallic and conducting surfaces of workpieces with spark plasma has periodically igniting spark plasma formed in reactive gas |
| WO2000074887A1 (en) * | 1999-06-08 | 2000-12-14 | Rolls-Royce Corporation | Method and apparatus for electrospark alloying |
| RU2196665C1 (en) * | 2001-09-10 | 2003-01-20 | Открытое акционерное общество "Иркутское авиационное производственное объединение" | Electric spark alloying method |
| RU2319790C1 (en) * | 2006-08-14 | 2008-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") | Method of machining of the friction block detail working surface for giving to it |
| RU2007104143A (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Уральский государственный технический университет-УПИ" (RU) | METHOD OF ELECTROEROSION BORING OF STEEL AND IRON |
-
2010
- 2010-07-15 RU RU2010129680/02A patent/RU2440874C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19836158A1 (en) * | 1998-08-10 | 2000-02-17 | Innovent Ev Technologieentwicklung | Roughening up and activating metallic and conducting surfaces of workpieces with spark plasma has periodically igniting spark plasma formed in reactive gas |
| WO2000074887A1 (en) * | 1999-06-08 | 2000-12-14 | Rolls-Royce Corporation | Method and apparatus for electrospark alloying |
| RU2196665C1 (en) * | 2001-09-10 | 2003-01-20 | Открытое акционерное общество "Иркутское авиационное производственное объединение" | Electric spark alloying method |
| RU2319790C1 (en) * | 2006-08-14 | 2008-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") | Method of machining of the friction block detail working surface for giving to it |
| RU2007104143A (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Уральский государственный технический университет-УПИ" (RU) | METHOD OF ELECTROEROSION BORING OF STEEL AND IRON |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Choudhary et al. | Performance and surface integrity of Nimonic75 alloy machined by electrical discharge machining | |
| Skakov et al. | Influence of electrolyte plasma treatment on structure, phase composition and microhardness of steel Р6М5 | |
| RU2440874C1 (en) | Method of producing wear resistant surface layer on steel parts | |
| Kumar et al. | To evaluate the effect of boron carbide (B4C) powder mixed EDM on the machining characteristics of INCONEL-600 | |
| Wang et al. | Cutting austempered ductile iron using an EDM sinker | |
| RU2337796C2 (en) | Method for carbonisation of steel parts by electroerosion alloying | |
| Chen et al. | The characteristics of cutting pipe mechanism with multi-electrodes in EDM | |
| CN103255280A (en) | Molybdenum-containing bearing steel surface strengthening process | |
| RU2634400C1 (en) | Method of ion nitriding of cutting tool made of alloyed steel | |
| RU2483120C1 (en) | Method of hardening built-up high-speed steel | |
| RU2374332C1 (en) | Strengthening method of working surface of steel parts | |
| RU2241782C1 (en) | Method for ionic-plasma treatment of cutting tool steel surface | |
| Krastev et al. | Surface modification of steels by electrical discharge treatment in electrolyte | |
| RU2440873C1 (en) | Electric spark hardening and reclaiming of steel surfaces | |
| Marinin et al. | The Increasing of the Operational Stability of Wood-Working tools by the laser cementation | |
| RU2239001C1 (en) | Tool reinforcement method | |
| RU2599950C1 (en) | Method for ion-plasma nitriding of parts from tool steel | |
| Ivanov et al. | Borosulfocarbonitriding of cutting tools in electrolyte plasma | |
| RU2558320C1 (en) | Surface hardening of titanium alloys in vacuum | |
| RU2664106C2 (en) | Method of low-temperature ionic nitration of steel parts | |
| RU2559606C1 (en) | Method of chemical heat treatment of part from alloyed steel | |
| RU2777058C1 (en) | Method for nitriding parts from alloyed steel | |
| RU2611003C1 (en) | Method of ion nitration of titanium alloys | |
| KR970005418B1 (en) | Method of plasma ion-nitriding treatment | |
| Marinin et al. | The capability of pulsed laser radiation for cutting band saws hardening |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140716 |