Способ обработки поверхности изделия из алюминиевого сплава

Способ обработки поверхности изделия из алюминиевого сплава

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к металлургии и может быть использовано для повышения износостойкости поверхности изделий из алюминиевых сплавов.

Известен способ упрочнения поверхности металлического изделия [патент RU №2067918. Способ упрочнения поверхности металлического изделия / МПК⁶ B22F 3/24, B22F 7/04. Опубл. 20.10.1996], включающий обработку заготовок в течение 5…30 минут в смесителе, заполненном легирующим порошком в количестве 0,1 мг на 1 см² упрочняемой поверхности.

Недостатками этого способа являются:

1) обязательное воздействие мелющих тел на геометрические размеры упрочняемых металлических изделий, что исключает его применение для упрочнения деталей, имеющих пространственную геометрию с предусмотренными технической документацией и чертежами допусками и припусками на конечные размеры деталей;

2) невозможность его применения для упрочнения крупногабаритных деталей, в том числе и по причине возможности их соударения друг с другом, в результате чего будет нарушаться их геометрия;

3) отсутствие гарантии однородности и толщины слоя упрочняющего материала (порошок, гранулы) на упрочняемом изделии.

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки алюминиевых сплавов [патент RU №2185939 / МПК⁷ В23Н 1/00. Опубл. 27.07.2002], включающий обработку поверхности алюминиевых сплавов электроискровым способом графитовым электродом диаметром 4-6 мм со скоростью его перемещения 3-10 мм/с.

Недостатком способа является недостаточно высокая износостойкость поверхности металлоизделий, обрабатываемых графитовым электродом, преимущественно тех, которые работают при повышенных температурах.

Задачей изобретения является повышение износостойкости поверхности металлоизделий с применением технологии электроискрового легирования.

Поставленная задача достигается с помощью способа обработки поверхности изделия из алюминиевого сплава, включающего электроискровое легирование поверхности графитовым электродом, при этом перед электроискровой обработкой в поверхность изделия из алюминиевого сплава вручную с помощью войлочного тампона втирают высокопрочный тугоплавкий нанопорошок нитрида титана TiN.

Пример 1. Технологию отрабатывали на образцах размером 50×50×10,5 мм, вырезанных из листа алюминиевого деформируемого сплава Д1 (3,8-4,8% Сu; 0,4-0,8% Мn; 0,4-0,8% Mg). При этом в поверхность образцов предварительно с помощью войлочного тампона вручную втирали нанопорошок нитрида титана TiN, затем с помощью установки «Эмитрон-14» при использовании графитового электрода диаметром 6 мм (графит марки МПГ-6) производили электроискровую обработку поверхности при круговых перемещениях электрода со скоростью 0,07…0,09 мм/мин, частоте вибрации f=400 Гц и рабочем токе I_p=1 А.

Из обработанных заготовок вырезали цилиндрические образцы диаметром 10 мм и высотой 15 мм. На приборе ПМТ-3 измеряли микротвердость поверхности (по Виккерсу HV). Испытания на износ проводили на машине МТ-2 при возвратно-поступательном перемещении образцов по контртелу из стали Ст3 в течение 3 ч при удельной нагрузке 10 Н/мм². В качестве смазки использовали трансформаторное масло, которое подавалось в зону трения непрерывно в автоматическом режиме.

Износ определяли по потере массы образцов путем их взвешивания на аналитических весах ВЛА-200 до и после испытания. Полученные данные (таблицу) показали, что электроискровая обработка поверхности образцов из сплава Д1 графитовым электродом повышает ее микротвердость в 1,7 раза по сравнению с необработанным сплавом (с 200 до 340 ед. HV), а в результате предварительного втирания в поверхность образцов вручную с помощью войлочного тампона нанопорошка нитрида титана TiN с ее последующей электроискровой обработкой графитовым электродом микротвердость повышается в 2,26 раза (до 453 ед. HV). При этом износ упрочненной поверхности уменьшился соответственно в 1,84 и в 4 раза.

Пример 2. Результаты этого эксперимента были использованы для повышения стойкости кокилей, отливаемых из алюминиевого сплава АК7 (6,0-8,0% Si; 0,2-0,6% Mn; 0,2-0,55% Mg; ост. - Al) и применяемых для литья лодочных трехлопастных винтов из этого же сплава с массой 0,83 кг и диаметром по периферии лопастей 240 мм. Кокиль состоит из двух частей с криволинейным разъемом преимущественно в горизонтальной плоскости. При удалении из него отлитых винтов, имеющих сложную криволинейную поверхность, происходит силовое и истирающее воздействие, как на полость формы, так и на поверхность винтов, что приводит в конечном счете к изменению размеров как полости металлической формы, так и тех мест отливок, которые они оформляют.

При литье лодочных винтов в кокиль, поверхность полости формы которого не обрабатывали по разработанному способу, геометрия полости формы четко воспроизводилась на 225…250 отливках, а в результате предварительного втирания вручную в поверхность полости формы с помощью войлочного тампона нанопорошка нитрида TiN с последующей электроискровой обработкой графитовым электродом воспроизводимость размеров полости формы сохранялась до съема 325…350 отливок (больше в 1,3…1,6 раза).

Вид обработки	Без ЭИЛ и без нанопорошка TiN	ЭИЛ без нанопорошка TiN	Нанопорошок TiN+ЭИЛ
Микротвердость, HV, ед.	200	340	453
Потеря массы, мг	0,92	0,50	0,23

Способ обработки поверхности изделия из алюминиевого сплава, включающий электроискровое легирование графитовым электродом, отличающийся тем, что перед электроискровой обработкой в поверхность изделия из алюминиевого сплава втирают нанопорошок нитрида титана.