Способ формирования сервовитной пленки на трущихся поверхностях

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СЕРВОВИТНОЙ ПЛЕНКИ НА ТРУЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЯХ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Чигринова Наталья МихайловнаКапсаров Александр ГригорьевичЧигринов Виталий ЕвгеньевичЧигринов Вадим ВитальевичАратский Павел БорисовичБельский Сергей Ефграфович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ формирования сервовитной пленки на одной из контактирующих и трущихся поверхностей, включающий нанесение на эту поверхность механоактивированной смеси абразивоподобного серпентинита со связующим, отличающийся тем, что перед нанесением механоактивированной смеси на поверхности методом микроплазмоискрового легирования создают микрорельеф, а после нанесения механоактивированной смеси обрабатывают поверхность отделочным ультразвуковым инструментом. Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания сервовитных пленок в узлах контактирующих и трущихся поверхностей, а также для упрочнения поверхности металлических изделий. Известен способ формирования сервовитной пленки на трущихся поверхностях 1,заключающийся в том, что между трущимися поверхностями предварительно размещают механоактивированную смесь природного кварца дисперсностью 0,1-5 мкм в количестве 0,1-5 мас.в органическом связующем. Недостатком этого способа является то, что образующаяся сервовитная пленка имеет слабую адгезию к материалу основы, а продукты ее деструкции вызывают микрозадиры на сопряженной поверхности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ формирования сервовитной пленки на контактирующих и трущихся поверхностях, заключающийся в том, что между трущимися поверхностями предварительно размещают механоактивированную смесь абразивоподобного вещества со связующим дисперсностью 0,001-1 мкм в количестве 2-40 мас.2. 10316 1 2008.02.28 Недостатком этого способа является неконтролируемое распределение микроабразивных частиц в объеме действующего агрегата и во впадинах микрорельефа, а также неконтролируемость шероховатости поверхности, что снижает надежность работы узла. Задачей изобретения является улучшение механических свойств сервовитных пленок путем захвата и удержания на обрабатываемой поверхности абразивоподобных веществ и повышение ресурса трущихся поверхностей. Поставленная задача решается тем, что в способе формирования сервовитной пленки на одной из контактирующих и трущихся поверхностей, включающем нанесение на эту поверхность механоактивированной смеси абразивоподобного серпентинита со связующим, перед нанесением механоактивированной смеси на поверхности методом микроплазмоискрового легирования создают микрорельеф, а после нанесения механоактивированной смеси обрабатывают поверхность отделочным ультразвуковым инструментом. При этом расходуемый электрод может быть изготовлен из материала, обладающего повышенной износостойкостью, как, например, стандартные твердые сплавы. В этом случае в сформированных указанным электродом микровыступах рельефа путем втирания либо свободной насыпкой размещают абразивоподобные вещества со связующим. Возможно изготовление расходного электрода из самофлюсующегося материала, выполняющего функцию абразивоподобного вещества, активируемого при его размещении на обрабатываемой поверхности во время микроплазмоискрового легирования. В этом случае можно исключить из процесса операцию дополнительного введения в формируемое покрытие абразивоподобного вещества со связующим. Затем созданная поверхность обрабатывается с помощью электроимпульсного устройства, смонтированного на установке микроплазмоискрового легирования, в котором параллельно установлен источник высокочастотных колебаний, оснащенный отделочным ультразвуковым инструментом, установленным в следе расходуемого электрода на расстоянии , в результате чего осуществляется удержание, уплотнение абразивонасыщенных слоев, транспорт абразива в глубину создаваемого покрытия, классификация абразивных фракций во впадинах микрорельефа и отделка формируемой поверхности, обеспечивающая ее повышенную чистоту. При этом расстояниемежду центром области локальной активации на детали и центром рабочей поверхности ультразвукового электрода определяется уравнением,где- время охлаждения нанесенного расходуемым электродом покрытия,- относительная скорость смещения поверхности детали относительно расходуемого электрода. Указанный цикл обработки может быть повторен многократно для создания сервовитных пленок требуемых толщин. При этом режимы микроплазмоискрового легирования,деформирования и отделки (выглаживания) подбираются так, чтобы шаг создаваемого микрорельефа послойно уменьшался по направлению к материалу основы, а поверхность образуемой сервовитной пленки не имела пор и прочих несовершенств. Пример. В резцедержателе токарного станка устанавливалось подключенное к прибору микроплазмоискрового легирования Элитрон-22 Б изделие (шток плунжера) из стали 40 Х,приводимое во вращение со скоростью 100 об/мин при продольной подаче 0,08 мм/об. Легирующим электродом, выполненным из твердого сплава ВК-8, колеблющимся с амплитудой 10 мкм, частотой 20 кГц и периодичностью электрических импульсов 20 микросекунд, формировался слой с задаваемым микрорельефом и шагом, определяемым величиной подачи. Связующее, содержащее ПАВ (ОП-7) и осерненную смазку и 3 мас.серпентинита дисперсностью 50-200 мкм, после тщательного перемешивания втирали во впадины микрорельефа на сформированной после первого прохода легирующего расходного электрода поверхности изделия специальной щеткой до образования толщины наносимого слоя приблизительно в 0,05 мм. 2 10316 1 2008.02.28 Затем созданная поверхность обрабатывалась отделочным ультразвуковым инструментом, установленным в следе расходуемого электрода на расстоянии , в результате чего осуществлялось удержание, уплотнение абразивонасыщенных слоев, транспорт абразива в глубину создаваемого покрытия, классификация абразивных фракций во впадинах микрорельефа и отделка формируемой поверхности, обеспечивающая ее повышенную чистоту. После достижения требуемой толщины функционального покрытия обработку завершают при отключенном отделочном ультразвуковом инструменте. Сформированное гетерофазное покрытие имеет чешуйчатый микрорельеф с 0,62 мкм и поверхностную твердость, соответствующую 68-70 , гарантируя высокие антизадирные свойства поверхности. Изделие с созданным гетерофазным покрытием устанавливали в гидравлический насос, в картер которого предварительно были внесены ПАВ (ОП-7) и осерненная смазка,содержащая 0,1 мас.серпентинита дисперсностью не более 2 мкм. Контртелом служила втулка, выполненная из чугуна СЧ 20. При эксплуатации в течение суток (100 ходов в минуту при давлении 60 АТм) на поверхности обработанного изделия формировалась дополнительная сервовитная пленка толщиной до 15 мкм, толщина и поверхностное состояние которой не изменились после 12 месяцев эксплуатации. При этом наблюдалось улучшение качества трущейся поверхности штока и увеличение стойкости кожаного сальника, срок службы которого возрос в 6-7 раз. Для сравнения, при установке стандартного изделия без покрытия гидравлический насос, в картере которого содержались ПАВ (ОП-7) и осерненная смазка, содержащая 3 мас.серпентинита дисперсностью менее 1 мкм, износ наблюдался уже через 6 месяцев с отслоениями сервовитной пленки. Предлагаемый способ позволяет производить ремонтные работы без дополнительной термообработки длинномерных штоков при дополнительном увеличении микротвердости и качества поверхности, значительно упрощая технологию ремонта и расширяя возможности конструирования. При этом значительно снижаются затраты на приобретение серпентинита, тем более значительные, чем меньше величина его основной фракции. Источники информации 1. А.с. СССР 1601426. 2. Патент 2006708 С 1. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3