СПОСОБ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ДОРНОВАНИЯ

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к методам поверхностного упрочнения отверстий деталей, изготовленных из низкоуглеродистых сталей.

Известен способ электромеханического дорнования (ЭМД) [Патент RU 2457083. Способ электромеханического дорнования. Опубл. 27.07.2012], заключающийся в перемещении дорна вдоль оси отверстия и формировании на поверхности отверстия упрочненных кольцевых участков с различной твердостью путем нагрева упомянутых кольцевых участков до температуры закалки кратковременным пропусканием электрического тока через место контакта дорна с поверхностью отверстия.

Недостатками данного способа являются: отсутствие возможности формирования кольцевых закаленных участков на поверхности отверстия детали, изготовленной из низкоуглеродистой стали, и повышения ее износостойкости.

Технический результат заявленного изобретения - повышение износостойкости поверхностей отверстий деталей, изготовленных из низкоуглеродистых сталей за счет регулирования соотношения площадей различной твердости.

Указанный технический результат достигается тем, что дорн перемещают относительно обрабатываемого отверстия детали от нижней части отверстия к верхней с натягом, одновременным науглероживанием и охлаждением закаливаемых кольцевых участков и снижением трения в зоне контакта дорна с обрабатываемой поверхностью.

Способ ЭМД осуществляется следующим образом. Предварительно токоподводящие кабели от источника тока подводят к дорну и к обрабатываемой детали. Обрабатываемое отверстие детали располагают соосно дорну. Дорн, изготовленный из твердого сплава Т15К6, прижимают к нижней части отверстия детали с усилием Р=200 Н. В результате исследований было установлено, что данное усилие является минимальным, обеспечивающим надежный контакт рабочей части дорна с поверхностью в нижней части отверстия, в результате чего исключается подтекание углеродосодержащего раствора и проискривание при включении технологического тока. Увеличение усилия прижатия приводит к ускоренному износу технологического оборудования, оснастки и рабочей части дорна. Пространство над дорном заполняется углеродосодержащим раствором, в состав которого входит синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость и науглероживатель (графит марки А), перемешанные между собой в ультразвуковой ванне. Дорн, изготовленный из твердого сплава Т15К6, перемещают от нижней части отверстия к верхней и периодически подают ток. За счет подачи тока плотности j=270 А/мм² в зоне контакта дорна с поверхностью отверстия детали обеспечивается разогрев металла до температуры фазовых превращений, и одновременно происходит диффузионное насыщение нагретых участков поверхности детали атомарным углеродом из науглероживающей жидкости. После обработки поверхность отверстия детали имеет кольцевые участки темного зеркального вида.

В процессе обработки на поверхности отверстия образуются замкнутые кольцевые участки с глубиной упрочнения 0,1…0,15 мм, имеющие высокую твердость 40…47 HRC_Э, чередующиеся с такими же не закаленными участками, имеющими твердость, в несколько раз меньшую, которые в процессе эксплуатации изнашиваются, образуя каналы для удержания смазки, вследствие чего повышается износостойкость и увеличивается срок эксплуатации детали.

В условиях кафедры «Материаловедение и технология машиностроения» Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина предлагаемым способом обработаны коромысла газораспределительного механизма двигателя КамАЗ 740.11-240, изготовленные из кованной стали, и стальные втулки турбокомпрессора ТКР-11 дизельных двигателей на следующих режимах: скорость обработки 60 мм/мин, натяг 0,1 мм, плотность тока 280…300 А/мм², продолжительность включения тока 2…4 с. В результате рентгеноструктурного анализа на упрочненных кольцевых участках поверхности отверстия образцов была выявлена концентрация углерода до 0,6%. Глубина закаленных кольцевых участков составила до 0,16 мм. Таким образом, на всех образцах, обработанных по предлагаемому способу, на кольцевых участках поверхности отверстия детали образуется науглероженная термически упрочненная структура.