Спосіб фінішної обробки металевих поверхонь деталей машин та механізмів

Спосіб фінішної обробки металевих поверхонь деталей машин та механізмів, що включає попередню очистку поверхні, покриття поверхні робочим розчином на основі гліцерину та подальшу обробку металевої поверхні деталі, який відрізняється тим, що як робочий розчин застосовують розчин наступного складу, мас % Винахід відноситься до способів обробки металевих поверхонь деталей пар тертя машин та механізмів, зокрема, до способів нанесення захисних антифрикційних мідних покрить трибохімічним шляхом Винахід може бути використано в хімічному та нафтопереробному машинобудуванні ВІДОМІ способи механотермічного формування (МТФ) робочих поверхонь вузлів тертя, які широко застосовуються в різних галузях ХІМІЧНОГО та нафтопереробного машинобудування фрикційний [Кершенбаум В Я , Задов В А , Слободянников Б А Фрикционная наплавка // М ЦИНТИхимнефтемаш -Сер ИМ - 9 -1969 - № 9 - с 6] та електроконтактний [Шрейбер Г К, Кершенбаум В Я , Батраков В Н Некоторые технологические особенности эл е ктро контакти ой наплавки торцовых уплотнений // Сварочное производство -1975 - № 1 1 -С 18-21] При фрикційному варіанті реалізації МТФ покриття сталевої деталі антифрикційним сплавом має місце за рахунок його розтоплення, котре, в свою чергу, має місце завдяки інтенсивному теплоутворенню в зоні тертя При реалізації електроконтактного МТФ необхідна для розтоплення сплаву енергія утворюється за рахунок проходження електричного струму скрізь гранульований твердий сплав - зону підвищеного омічного опору До недоліків вказаних способів можна віднести, по-перше, низьку якість покриття, яка обумовлена можливістю деформації сталевої деталі (основи) в процесі формування антифрикційного покриття при реалізації фрикційного МТФ, по-друге, неможливість, зокрема, формування мідних антифрикційних покриттів при реалізації електроконтактного варіанту МТФ завдяки малому омічному опору мідного грануляту, по-третє, значні енерговитрати при реалізації обох варіантів МТФ Відомий спосіб створення зносостійких покриттів поверхонь деталей застосуванням технологічних наплавлень Цей спосіб є підходящим засобом створення та відновлення зносостійких біметалів [Кершенбаум В Я Механотермическое формирование рабочих поверхностей узлов трения // Долговечность трущихся деталей машин - Вып 1 - М Машиностроение -1986 -с 96] Недоліками цього способу є значна КІЛЬКІСТЬ дефектів зварювання у нанесеному шарі, недостатня надійність сполучення шарів у покритті, низькі економічні показники Найбільш близьким по суті до винаходу, що заявляється, є спосіб фінішної антифрикційної безабразивної обробки (ФАБО) деталей, який складається з попередньої очистки поверхні деталі, потім змащуванні її сумішшю гліцерину з 10% НСІ з метою виділення оксидних плівок та наступним натиранням робочих поверхонь деталей міддю, латунню або бронзою При цьому використовується явище переносу менш міцного трихлорацетат МІДІ(ІІ) Си(ССІ3СОО)2 4Н2О 0,5-8,0 патока 1,0-6,0 гліцерин до 100, а подальшу обробку металевої поверхні деталей здійснюють протягом 10-120 с со сч ю 52311 матеріалу на поверхню більш міцного матеріалу (сталі) деталі [Намаконов Б В, Кисель В В, Лялякин В П Повышение долговечности гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания способом ФАБО // Долговечность трущихся деталей машин - Вып 4 - М Машиностроение 1990 -С 139-144] (прототип) Спосіб не потребує складного обладнання та придає поверхні деталі високі антифрикційні властивості, забезпечує товщину покриття до Юмкм Недоліками вказаного способу є необхідність застосування великих зусиль на пруток (тиск з боку прутка, виготовленого з того чи іншого металу або сплаву, дорівнює Р = 10ОМПа), а також значне теплоутворення, низька продуктивність процесу, неоднорідність товщини покриття, неповне використання матеріалу прутка (за рахунок диспергування) Задача винаходу - вдосконалення способу фінішної антифрикційної обробки робочих поверхонь деталей машин та механізмів шляхом використання металоплакуючих розчинів, які містять солі або комплексні сполуки МІДІ(ІІ), які отримані, при переробці непридатних до використання пестицидів на основі трихлороцтової кислоти, або великотоннажних ХІМІЧНИХ реактивів, які виробляються в промисловості, що дозволяє забезпечити підходящу якість та здешевіти спосіб нанесення мідного антифрикційного покриття Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі фінішної обробки деталей машин та механізмів, який включає попереднє очищення поверхонь деталей, покриття поверхні робочим розчиномна основі гліцерину та послідуючу обробку поверхні, згідно з винаходом, в якості робочого розчину застосовують розчин наступного складу, мас % трихлорацетат МІДІ(ІІ) Си(ССІ3СОО)2 * 4Н2О 0,5 •• 8,0, * Патока 1,0-ь 6,0, Гліцерин до 100, а послідуючу обробку металевої поверхні деталей здійснюють на протязі 10-ь 120с Суттєвою ВІДМІННІСТЮ заявляемого винаходу в порівнянні з прототипом є отримання за короткий час однорідної плівки, товщина якої перевищує ВІДПОВІДНИЙ показник прототипу не менш як у 2,5 рази, можливість отримання керованої товщини однорідної мідної плівки на поверхні деталей без надмірних зусиль на останню, без значного розігріву поверхні, використання в якості компоненту робочого розчину дешевої хімічної речовини - патоки, яка забезпечує більш якісне мідне покриття, використання Си(ССІзСОО)2 * 4Н2О - продукту переробки непридатного до використання пестициду трихлорацетату натрію (ТХАН), відсутність необхідності введення в робочий розчин соляної кислоти, яка може спричинити корозію обробляємих поверхонь Патока - композиційна сполука, яка покращує фінішне нанесення (МІДНІННЯ) поверхні тертя Наведемо приклади конкретного використання даного винаходу Приклад 1 1 1 Фінішна антифрикційна обробка Робочий розчин - електроліт, який містить наступні компоненти, мас % Си(ССІзСОО)2 * 4Н2О - 5, патока (Верхньодніпровського заводу) - З, гліцерин - 92 Деталь (ролик із сталі 45) оброблялась фетровим інструментом Питоме навантаження 1,5МПа, швидкість ковзання - 5,5м/с Час трибомідншня - 47с, товщина покриття - Юмкм 1 2 Випробування якості отриманого покриття Випробування мідних покриттів на тертя та зношування здійснювались при швидкості ковзання ролика 035 - 3м/с, питоме навантаження -8МПа Випробування проводились при крапельному змащуванні мінеральним мастилом И-40А (швидкість подачі - 1 крапля за хвилину на поверхню ролика) та зупинялися при різкому зростанні коефіцієнта тертя Процес тертя зразків з нанесеним мідним покриттям виходив на стабільний режим роботи через 3 - 5хв Тоді, ЯК ДЛЯ зразків без покрить цей час дорівнює 12 - 20хв Коефіцієнт тертя ft при встановленому режимі дорівнював 0,029 та 0,050 ВІДПОВІДНО Після зупинення подачі мастила під час випробування зразків без покриття мало місце різке зростання ft до 0,12 При терті зразків з мідним покриттям без подачі мастила пара тертя була працездатною до 25 хв , після чого ft = 0,06 В цьому випадку мідне покриття, нанесене розробленим способом, виконувало роль твердого мастильного матеріалу Інші досліди по трибомідншню виконувались аналогічним чином Результати проведених ДОСЛІДІВ приведені в таблицях 1 - З За прототипом, покриття товщиною 10 мкм утворюється за 375с Як бачимо з приведених таблиць 1 - З, запропонований спосіб дозволяє підвищити товщину антифрикційного покриття максимум в 2,6 рази (в порівнянні з прототипом) за досить короткий відрізок часу Оптимальний склад робочого розчину, мас % Си(ССІ3СОО)2 * 4Н2О 5, патока - 3, гліцерин - 92 Винахід може бути використано в хімічному та нафтопереробному машинобудуванні 5 52311 6 Таблиця 1 Задежнїсть товщини покриття від тривалості процесу трибомщніння прн оптимальних значеннях компонентів робочого розчину 20с Товщина мідного покриття, мкм, за час 30с 40с 60с 7Ос &0с 90с 2 4 г И ІЗ 9 13 1 6 18 20 Матеріал зразка 10с Сталь 45 Сталь 3 Сч-2К 6 5 14 16 1 8 20 21 23 24 25 Примітки 100с Рк=1,5МПа, V=5M/C Склад робочого розчину ~ 5%, штока 3%, гліцерин 92%. 26 Таблиця 2 Залежність товщини покриття від концентрації мідної солі в робочій рідині Концеюра- Концентрацга мідної ція патоки, mm, % % Триваявяь Тгащіжа покриття. (трибомде Швіадкісіь Тиск Материя •щщ. шсярумета деіаш фолша) ш (зразка) при м/с Примітки Ва?Ф,63мт W1A Нййій), С 20 03 2,0 3 3,5 3 5,0 1,5 СЧ2\ ІІОЕратгя не утвдрімзься 20 2^-3 5,0 1,5 СЧ21 Темафаіура робочо/ ріданн 20-25°С 20 8 5.0 1,5 СЧ21 20 5,0 14 5,0 1,5 СЧ21 6,5 3 20 17 5,0 1,5 СЧ21 8,5 3 20 19 5,0 1.5 СЧ21 Покритої має неякісну структуру Таблиця З Залежність товщини покриття вщ швцешрації іттоки в робочому розчині Концшіра- КшщніраІШЩПЖИ, t&L МІДНОЇ % СШІІ, % Трившшда протесу покрита (тргізсмщ ToatifiHa мкм ВІНШїХ С Матерая Швидкіль Тиск тери, йлруиапа деталі м/с (ролика) ш деіаяь, Ка=0,63мкм МЛА 0,S 5 20 2 5,0 1,5 СЧ21 2,0 5 20 6 5,0 1,5 СЧ21 3,0 5 20 14 5,0 ї,5 СЧ21 4,0 5 20 15 5,0 1,5 СЧ21 5,0 5 20 15-Иб 5,0 1,5 СЧ21 6,2 5 20 16 5,0 1,5 СЧ21 Щишітки робочій рунваї 20*25°С Покриття має неякісну сірукіурх ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71