RU1775273C

RU1775273C - Method of finishing treatment

Info

Publication number: RU1775273C
Application number: SU904870465A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Ющенко
Original assignee: Институт сверхтвердых материалов АН УССР
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1992-11-15

Abstract

Использование: изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано дл обработки внутренних поверхностей вращени с целью улучшени их эксплуатационных характеристик. Сущность изобретени : способ финишной обработки деталей, включающий хонингование и про- тивозадирную обработку натиранием головкой, в которой антифрикционные бруски из м гкого материала чередуют с деформирующими элементами, обеспечивает пов|.!ше- ние качества поверхности за счет выполнени противозадирной обработки со скорост ми в 1,5-4,0 раза больше рабочих^ в течение первых 1/4-4/5 длительности цикла обработки. 1 3. п. ф-лы, 1 табл.Usage: the invention relates to mechanical engineering and can be used to treat internal surfaces of revolution in order to improve their operational characteristics. SUMMARY OF THE INVENTION: a method for finishing parts, including honing and anti-seize rubbing with a head, in which antifriction bars of soft material are alternated with deforming elements, provides an increase in surface quality by performing anti-seize processing at speeds of 1.5-4.0 times more workers ^ during the first 1 / 4-4 / 5 processing cycle duration. 1 3. p. Fs, 1 tab.

Description

СОWith

сwith

Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано дл обработки внутренних поверхностей вращени с целью улучшени их эксплуатационных характеристик .The invention relates to mechanical engineering and can be used to treat internal surfaces of revolution in order to improve their operational characteristics.

В насто щее врем известен р д способов придани поверхности металлов противозадирных свойств, повышени их износостойкости и других эксплуатационных характеристик.Currently, there are a number of known methods for imparting extreme pressure properties to metals, increasing their wear resistance and other operational characteristics.

Известен способ придани поверхности металлов противозадирных свойств, заключающийс в натирании поверхности детали бруском, содержащим антифрикционные вещества. Недостатком данного метода вл етс то, что антифрикционные вещества плохо заполн ют микровпадины микропрофип и не закрепл ютс на обработанной поверхности. Вследствие этого при транспортировке и сборке обработанных деталей по данному методу антифрикционные вещества осыпаютс , а поверхности имеют не высокие противозадирные свойства.A known method of imparting extreme pressure properties to a metal surface is to rub the surface of a part with a bar containing antifriction substances. The disadvantage of this method is that antifriction substances do not fill microprofits of the microprofile poorly and do not adhere to the treated surface. As a result of this, during transportation and assembly of treated parts according to this method, anti-friction substances are crumbled, and surfaces have not high anti-seize properties.

Известен способ финишной обработки гильз цилиндров двигателей, включающий многоступенчатое плосковершинное хонингование абразивными брусками и противозадирную обработку натиранием бруском, который содержит м гкий металл в виде порошка с зернистостью 0,1-03 от : сличины зернистости абразива хонинговальных брусков , используемых на предпоследней операции плосковершинного хонинговани .There is a known method for finishing cylinder liners of engines, including multi-stage flat-top honing with abrasive bars and anti-seize rubbing with a bar, which contains soft metal in the form of a powder with a grain size of 0.1-03 from: the grain size of the abrasive of honing bars used in the penultimate plane-top operation.

Недостатком данного метода, с точки зрени качества антифрикционной обработки , вл етс то, что твердые смазки попада в микрорельеф не закрепл ютс в микровпадинах поверхности и площадках микровыступов , что приводит к их осыпанию иThe disadvantage of this method, from the point of view of the quality of anti-friction treatment, is that solid lubricants entering the microrelief are not fixed in the microdepressions of the surface and the areas of the microprotrusions, which leads to shedding and

снижению эксплуатационных свойств обрабатываемых деталей.reduce the operational properties of the machined parts.

Известен способ придани поверхности металлов противозадирных свойств заключающийс в натирании поверхности антифрикционными брусками с последующим ее нагревом, кратковременной выдержкой при 200-300°С и охлаждением на воздухе. После чего производ т хонингование поверхности брусками из микропорошков .A known method of imparting extreme pressure properties to a metal surface consists in rubbing the surface with anti-friction bars followed by heating, short-term exposure at 200-300 ° C and cooling in air. Then, the surface is honed with bars of micropowders.

Нагрев поверхности до 200-300°С с нанесенными антифрикционными веществами позвол ет закрепить их на обработанной поверхности (спекание), что улучшает качество покрыти и эксплуатационные свойства деталей. Однако последующа обработка хонингованием брусками из микропорошков , дл достижени требуемой размерной точности, приводит к съему (срезанию)-нанесенного покрыти , особенно на площадках микрорельефа, что ухудшает эксплуатационные свойства обработанной поверхности.Heating the surface to 200-300 ° C with the applied anti-friction substances allows them to be fixed on the treated surface (sintering), which improves the quality of the coating and the performance properties of the parts. However, subsequent processing by honing with micropowder bars, in order to achieve the required dimensional accuracy, results in the removal (cutting) of the applied coating, especially at the microrelief sites, which affects the operational properties of the treated surface.

Наиболее близким техническим решением к за вл емому, обеспечивающим повышение эксплуатационных свойств деталей вл етс способ финишной обработки гильз и цилиндров двигателей, включающий хонингование и противозадирную обработку натиранием головкой, в которой антифрикционные бруски из м гкого материала чередуют с деформирующими элементами-накатниками , при этом в процессе обработки измен ют давление накатников от нул до максимального значени равного Qa 0,5-5,7 МПа, в течении 1 /3-2/3 длительности цикла обработки, после чего оставл ют его неизменным до окончани обработки.The closest technical solution to the claimed one, which enhances the operational properties of the parts, is a method of finishing machining engine liners and cylinders, including honing and anti-seize rubbing with a head, in which antifriction bars of soft material are alternated with deforming elements-knurls, while during processing, the pressure of the knurls is changed from zero to a maximum value equal to Qa 0.5-5.7 MPa, during 1 / 3-2 / 3 of the duration of the treatment cycle, and then left unchanged until the end of processing.

Установка в одной хонинговальной головке антифрикционных брусков и деформирующих элементов, работающих с возрастающим давлением позвол ет уплотн ть в микровпадинах поверхности твердосмазочные материалы по мере их натирани , что увеличивает их наносимое количество с одновременным механическим защемлением смазок вследствие деформации и расплющивани верхней части микровыступов.The installation of antifriction bars and deforming elements operating with increasing pressure in one honing head allows solid lubricants to be compacted in the micro-depressions of the surface as they are rubbed, which increases their applied quantity with simultaneous mechanical pinching of the lubricants due to deformation and flattening of the upper part of the microprotrusions.

Недостатками данного способа обработки вл ютс : возможность вымывани антифрикционных материалов при технологической обработке (мойке) деталей, а также низкие антизадирные свойства обработанной поверхности в начальный период работы . Не высокие эксплуатационные свойства деталей обработанных данным методом в начальный период работы обусловлены тем,The disadvantages of this processing method are: the ability to wash out antifriction materials during the technological processing (washing) of parts, as well as the low anti-seize properties of the treated surface in the initial period of operation. Not high operational properties of parts processed by this method in the initial period of operation are due to the fact

что формируемые площадки микровыступов поверхности (плато) не покрыты антифрикционными материалами, что приводит к металлическому (голому) контакту трущихс поверхностей и вызывает их задир (контактные температуры и нагрев поверхности при обработке незначительны).that the formed areas of microprotrusions of the surface (plateau) are not coated with antifriction materials, which leads to metallic (bare) contact of the rubbing surfaces and causes their scoring (contact temperatures and surface heating during processing are insignificant).

Целью изобретени вл етс повышение антизадирных и эксплуатационныхThe aim of the invention is to increase anti-seize and operational

0 свойств обработанных поверхностей за счет улучшени качества (количества, равномерности и закреплени на поверхности) наносимого антифрикционного покрыти .0 properties of the treated surfaces by improving the quality (quantity, uniformity and fixing on the surface) of the applied anti-friction coating.

Указанна цель достигаетс тем, что в способе финишной обработки деталей,This goal is achieved by the fact that in the method of finishing parts,

5 включающем хонингование и противозадирную обработку натиранием головкой, в которой антифрикционные бруски из м гкого материала чередуют с деформирующими элементами, согласно изобретению, в тече .нии первых 1/4-4/5 длительности цикла5 comprising honing and anti-seize rubbing with a head, in which anti-friction bars of soft material are alternated with deforming elements according to the invention for the first 1 / 4-4 / 5 of the cycle time

0 противозадирной обработки, последнюю ведут со скорост ми в 1,5-4,0 раза больше рабочих.0 anti-seize treatment, the latter are conducted at speeds of 1.5-4.0 times the number of workers.

Повышение эксплуатационных свойств обрабатываемых поверхностей в рассмат5 рйваемых методах противозадирной обработки достигаетс вследствие фрикционного (посредством трени ) взаимодействи инструментов и детали, в результате чего осуществл етс механическоеAn increase in the operational properties of the machined surfaces in the considered methods of extreme pressure treatment is achieved due to frictional (through friction) interaction of tools and parts, as a result of which mechanical

0 истирание антифрикционных брусков и перенос продуктов их износа (твердых смазок) на поверхности. Использование дополнительных элементов в процессе истирани брусков обеспечивает механическое закрепление твердых смазок на поверхности. При этом тепловыделени в контакте инструмент-деталь незначительны вследствие низких скоростных характеристик процесса (из описани ранее указанных способов о60 работки скорость вращательного движени Vep 45-80 м/мин. скорость возвратно-поступательного движени VBH 2-10 м/мин, что кроме механического закреплени не обеспечивает других видов взаимодействи 0 abrasion of anti-friction bars and transfer of products of their wear (solid lubricants) to the surface. The use of additional elements in the process of abrasion of the bars provides mechanical fastening of solid lubricants to the surface. In this case, the heat dissipation in the tool-part contact is insignificant due to the low speed characteristics of the process (from the description of the previously mentioned methods of processing 60, the rotational speed Vep is 45-80 m / min. The reciprocating speed VBH is 2-10 m / min, which, in addition to mechanical fastening does not provide other types of interaction

5 продуктов износа антифрикционных брусков как между собой так и с обрабатываемой поверхностью.5 wear products of antifriction bars, both among themselves and with the treated surface.

. Необходимость закреплени антифрикционных материалов на обрабатываемой. The need to secure anti-friction materials to the workpiece

0 поверхности вынуждает использовать дополнительные св зующие материалы, в частности органическое пленкообразующее вещество, что не всегда обеспечивает возможность полного использовани достоинств противозадирной обработки вследствие тепловой, разнородности твердых смазок и св зующего (органическое пленкообразующее вещество полимеризуетс /затвердевает/ со скоростью пр мо пропорциональной температуре в контакте инструмент-деталь), что затрудн ет нанесение смазок, а обработанные поверхности имеют не высокие противозадирные свойства и эксплуатацгчонные характеристики в целом, т. к. завис т и от приботехнических характеристик пленкообразующего вещества . Обобща выше сказанное, можно сделать заключение, что проблема сводитс к закреплению на поверхности наносимого антифрикционного покрыти . Дл ее разрешени нами был проведен анализ материалов наносимого покрыти и основного металла. При этом установлено, что в качестве антифрикционных материалов при противозадирной обработке используют чаще всего медь, олово, свинец, дисульфид молибдена графит, или сплавы на их основе, гфи этом температура плавлени указанных металлов, находитс в пределах 2001100°С . Кроме того св зь наносимых антифрикционныхматериаловс обрабатываемой поверхностью (сталь или Чугун) кроме механической в процессе обработки возможна только диффузионна при температурах в контакте инструмент-деталь пор дка 200-1000°С. Указанные контактные температуры могут быть достигнуты на используемом оборудовании и оснастке интенсификацией скоростных параметроь процесса, а также специальным нагревом обрабатываемой детали перед выполнением противозадирной обработки, что и представлено в качест88 отличительных особенностей за вл емого способа. Пределы изменени (увеличени )скоростей в начальный момент работы 1,5-4,0 раза и длительность их реализации 1/4-4/5 цикла обработки определена экспериментально по качеству формируемых поверхностей , оцениваемых по задиростойкости, интенсивности износа и коэффициенту трени . Превышение рабочих скоростей в 1,5 раза в начальный период обработки дает положительный эффект при использовании легкоплавких антифрикционных материалов (на основе свинца и олова), а их превышение свыше 4,0 раз ограничено жесткостью системы СПИД вследствие возникновени значительных вибраций и ухудшени качества обработки. Кроме того обработку на повышенных скорост х ведут на весь цикл обработки, а только 1/4-4/5 длительности цикла вследствие возникновени схватывани между инструментом и деталью. В результате интенсификации процесса контактные температуры достигают значительных величин, что приводит к возникновению мостиков сварки инструментом и ухудшение качества обработки. Повышение контактных температур при обработке может быть достигнуто также и повышением силовых параметров процесса (усилий разжима инструмента). Однако проведенные нами исследовани позволили установить , что они менее эффективны (намного), чем увеличение скоростных параметров , кроме того зто приводит к повышенному расходу антифрикционных брусков, а также сглаживанию микрорельефа (закрытию (заволакиванию) микровпадин) и уменьшаетколичествонаносимых антифрикционных материалов. В целом получаемый эффект не компенсирует произведенных затрат на обработку. После хонинговани детали в требуемый размер ее последующую противозадирную обработку ведут со скорост ми в 1,5-4,0 раза больше рабочих в течении 1 /44/5 длительности цикла, затем скорость уменьшают и завершают обработку. Интенсификаци скоростных режимов в начале обработки обеспечивает нагрев детали и разм гчени (расплавлени ) поверхностных слоев антифрикционных брусков, вследствие чего они заполн ют микровпадины поверхности и диффундируют в основной . металл, что обеспечивает закрепление наносимого покрыти на обрабатываемой по-, верхности, как во впадинах так и площадках микровыступов. Дополнительный нагрев детали до 200-500°С перед противозадирной обработкой уменьшает врем обработки на повышенных скорост х и их величины, однако не исключает выполнение приемов по основному признаку изобретени , так как требуетс нагрев инструмента (совокупность приемов по основному признаку), что дополнительно поднимает температуру обрабатываемой поверхности. Охлаждение обработанных поверхностей осуществл ют на воздухе во избежание их температурных обьемных деформаций. П р и м е р. В лабораторных услови х на модернизированном хонинговальном станке 09-38 обрабатывали детали типа втулок, материал СЧ21-40, НВ 190-220. После хонинговани детали в размер проводили ее противозадирную обработку. Рабочие реимы процесса: давление разжима: - антирикционных брусков - QAB 0,7 МПа, еформирующих элементов - qa 1.2 МПа, корость вращательного движени - Vep 55 м/мин, скорость возвратно-поступаельного движени - VBH 8 м/мин. общееThe surface forces it to use additional binder materials, in particular, an organic film-forming substance, which does not always make it possible to fully utilize the advantages of anti-seize treatment due to thermal, heterogeneity of solid lubricants and a binder (the organic film-forming substance polymerizes / hardens / at a rate directly proportional to the temperature in the contact tool-component), which makes it difficult to apply lubricants, and the machined surfaces have not high extreme pressure with oystva ekspluatatsgchonnye and characteristics as a whole, ie. k. and depend on characteristics of the film-forming substance pribotehnicheskih. Summarizing the above, it can be concluded that the problem boils down to fixing on the surface of the applied anti-friction coating. To resolve it, we analyzed the materials of the applied coating and the base metal. It was found that as anti-friction materials during anti-seize treatment, copper, tin, lead, molybdenum disulphide graphite, or alloys based on them are most often used, whereby the melting point of these metals is in the range of 200-1100 ° C. In addition, the bond of the applied anti-friction materials to the surface to be treated (steel or Cast iron), except for the mechanical one, can only be diffused at temperatures in the tool-component contact at a temperature of 200-1000 ° C. The indicated contact temperatures can be achieved on the equipment and accessories used by the intensification of the process speed parameters, as well as by special heating of the workpiece before performing extreme pressure treatment, which is presented as 88 distinctive features of the claimed method. The limits of change (increase) in speeds at the initial moment of operation are 1.5-4.0 times and the duration of their implementation 1 / 4-4 / 5 of the treatment cycle is determined experimentally by the quality of the surfaces formed, evaluated by scoring resistance, wear rate and friction coefficient. Exceeding the operating speeds by 1.5 times in the initial period of treatment gives a positive effect when using low-melting antifriction materials (based on lead and tin), and exceeding them more than 4.0 times is limited by the rigidity of the AIDS system due to the occurrence of significant vibrations and deterioration in the quality of processing. In addition, processing at increased speeds is carried out for the entire processing cycle, but only 1 / 4-4 / 5 of the cycle time due to the setting between the tool and the workpiece. As a result of the intensification of the process, contact temperatures reach significant values, which leads to the appearance of welding bridges with a tool and deterioration in the quality of processing. An increase in contact temperatures during processing can also be achieved by an increase in the process power parameters (tool expansion forces). However, our studies have established that they are less effective (much) than an increase in speed parameters, in addition, this leads to an increased consumption of antifriction bars, as well as smoothing of the microrelief (closing (covering) of microdepressions) and reduces the amount of applied antifriction materials. In general, the effect obtained does not compensate for the processing costs incurred. After honing the part to the required size, its subsequent anti-seize treatment is carried out at speeds of 1.5-4.0 times more than the workers during 1/44/5 of the cycle time, then the speed is reduced and processing is completed. The intensification of speed conditions at the beginning of processing provides heating of the part and softening (melting) of the surface layers of the antifriction bars, as a result of which they fill the microcavities of the surface and diffuse into the main one. metal, which ensures fixing of the applied coating on the surface to be treated, both in depressions and areas of microprotrusions. Additional heating of the part to 200-500 ° C before the anti-seize treatment reduces the processing time at elevated speeds and their values, but does not exclude the possibility of performing techniques according to the main feature of the invention, since it is necessary to heat the tool (a set of techniques according to the main feature), which further raises the temperature the processed surface. The treated surfaces are cooled in air to avoid volumetric temperature deformations. PRI me R. In laboratory conditions, on a modernized honing machine 09-38, details such as bushings, material SCH21-40, HB 190-220, were processed. After honing the part in size, its anti-seize treatment was performed. Process operating conditions: expanding pressure: - anti-friction bars - QAB 0.7 MPa, forming elements - qa 1.2 MPa, rotational speed - Vep 55 m / min, reciprocating speed - VBH 8 m / min. the general

врем обработки - Тц 40 с. Длительность и соотношени варьируемых режимов приведены в таблице.processing time - TC 40 s. The duration and ratios of the varying modes are shown in the table.

Полученные результаты показали, что обработка деталей за вл емым способом позвол ет повысить задиростойкость поверхностей в 1,2-1,6 раза, а износостойкость в 1,1-1,35 раза, при одновременном снижении коэффициента трени на 10-15% в сравнении с обработкой по прототипу, Формул а и 3 о бретени 1. Способ финишной обработки, включающий хонингоаание и противозадирную обработку натиранием головки с рабочими скорост ми вращательного и возвратно-поступательного перемещений, в которой антифрикциониые бруски из м гкогоThe results showed that the processing of parts by the claimed method allows to increase the scoring resistance of surfaces by 1.2-1.6 times, and wear resistance by 1.1-1.35 times, while reducing friction coefficient by 10-15% in comparison with processing according to the prototype, Formulas a and 3 on reduction 1. A finishing method comprising honing and anti-seize rubbing the head with operating speeds of rotational and reciprocating movements, in which antifriction bars are made of soft

материала чередуют с деформирующими злемеитами, отличающийс тем, что, с целью повышени качества обработки путем увеличени количества наносимой твердои смазки, противозадирную обработку ведут со скорост ми вращательного и возвратно-поступательного перемещений головки в 1,5-4,0 раза превышающими рабочие в течение 1/4-4/5 длительностиmaterial alternating with deforming zlemeites, characterized in that, in order to improve the quality of processing by increasing the amount of applied solid lubricant, anti-seize treatment is carried out with speeds of rotational and reciprocating movements of the head 1.5-4.0 times higher than the working for 1 / 4-4 / 5 duration

цикла противозадирной обработки,anti-seize cycle

2, Способ поп, 1,отличающийс тем, что перед противозадирной обработкой осуществл ют нагрев обрабатываемой поверхности до 200-500°С, после чего провод т противозадирную обработку с последующим охлаждением заготовки на воздухе.2, Pop-up method, 1, characterized in that before the anti-seize treatment, the surface to be treated is heated to 200-500 ° C, after which anti-seize treatment is carried out followed by cooling of the workpiece in air.