RU2185270C2 - Method for applying antifriction coating at surface plastic deforming of inner cylindrical surfaces - Google Patents

Abstract

FIELD: working of high-accuracy inner cylindrical surfaces, for example in openings in butt assemblies of mounting outer wings of aircrafts, inner surfaces of hydraulic cylinders and so on. SUBSTANCE: method comprises steps of supplying technological mixture through ducts of working tool in the form of drift and distributing said mixture along surface of worked part at translation motion of drift; supplying technological mixture and simultaneously starting operation of deforming portion of drift; using as technological mixture suspension of finely dispersed powder and binder. Antifriction coating is applied due to intrusion of coating particles out of suspension at surface plastic deforming by action of temperature and force factors. EFFECT: high quality antifriction coating of surface. 1 dwg, 1 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области технологии машиностроения, в частности к способам нанесения антифрикционных покрытий при поверхностном пластическом деформировании, и может быть использовано для обработки высокоточных внутренних цилиндрических поверхностей, например отверстий в стыковых узлах крепления консолей крыла самолета, внутренних поверхностей гидроцилиндров и др. The invention relates to the field of mechanical engineering technology, in particular to methods for applying antifriction coatings during surface plastic deformation, and can be used for processing high-precision internal cylindrical surfaces, for example, holes in the butt joints of the wing consoles of the aircraft, the internal surfaces of hydraulic cylinders, etc.

Известен способ (а. св. СССР 2100478, С 23 С 24/04, B 22 F 7/04 от 27.12.97) нанесения покрытия на поверхности цилиндрических деталей путем натирания поверхности, причем натирание осуществляется в псевдокипящем слое порошковой твердой смазки, а частицам сообщают колебания ультразвуковой частоты, ориентированные относительно натираемой поверхности в радиальном и тангенциальном направлениях. A known method (a. St. USSR 2100478, C 23 C 24/04, B 22 F 7/04 from 12/27/97) coating the surface of cylindrical parts by rubbing the surface, and rubbing is carried out in a pseudo-boiling layer of solid powder lubricant, and particles vibrations of ultrasonic frequency are reported, oriented relative to the rubbed surface in the radial and tangential directions.

Согласно данному способу частицы порошковой твердой смазки внедряются в поверхность цилиндрической детали в радиальном и тангенциальном направлениях под воздействием температурного и ультразвукового факторов, при этом отсутствует силовой фактор воздействия. При нанесения покрытия данным способом на высокоточные поверхности предъявляются повышенные требования к качеству предварительной обработки натираемой поверхности. According to this method, particles of powdered solid lubricant are introduced into the surface of a cylindrical part in radial and tangential directions under the influence of temperature and ultrasound factors, while there is no power factor of influence. When coating by this method on high-precision surfaces, increased demands are placed on the quality of the preliminary processing of the rubbed surface.

В качестве прототипа принят способ (а.с. СССР 2064975, С 23 С 26/00 от 10.08.96) нанесения антифрикционного покрытия при антифрикционной безабразивной обработке гильз цилиндров, включающий подачу и распределение по поверхности технологической смеси в рабочую зону посредством хонинговальной головки путем периодического впрыскивания по ее каналам и соплам между антифрикционными брусками, размещенными на поверхности хонинговальной головки, а распределение по поверхности осуществляют при возвратно-поступательном и вращательном перемещении хонинговальной головки. As a prototype, a method was adopted (AS USSR 2064975, C 23 C 26/00 dated 08/10/96) for applying an antifriction coating during antifriction non-abrasive treatment of cylinder liners, including feeding and distributing the mixture over the surface of the process mixture into the working area by means of a honing head by periodically injection along its channels and nozzles between the anti-friction bars placed on the surface of the honing head, and the distribution over the surface is carried out with reciprocating and rotational movement of the honing oval head.

Однако данный способ не направлен на повышение прочности, износостойкости и долговечности покрытия. Поверхность, образованная данным способом, характеризуется хаотично расположенными рисками, в углублениях которых расположен материал покрытия, и положительными остаточными напряжениями, характерными для антифрикционной безабразивной обработки. Качество антифрикционного покрытия обеспечивается недостаточно, так как хонинговальными головками не происходит вдавливание покрытия, что влияет на качество его упрочнения (сцепляемость с основой, величину остаточных напряжений и др.). However, this method is not aimed at increasing the strength, wear resistance and durability of the coating. The surface formed by this method is characterized by randomly located risks, in the recesses of which the coating material is located, and positive residual stresses characteristic of anti-friction non-abrasive treatment. The quality of the antifriction coating is not sufficiently ensured, since the honing heads do not press in the coating, which affects the quality of its hardening (adhesion to the base, the value of residual stresses, etc.).

Задачей разработки описываемого способа нанесения антифрикционного покрытия при поверхностном пластическом деформировании внутренних цилиндрических поверхностей является получение износостойкого антифрикционного покрытия на точной поверхности. The task of developing the described method of applying an antifriction coating during surface plastic deformation of the inner cylindrical surfaces is to obtain a wear-resistant antifriction coating on a precise surface.

Технический результат - получение износостойкого антифрикционного покрытия за счет одновременного воздействия температурно-силового фактора и внедрения (массопереноса) компонентов из суспензии посредством дорна. EFFECT: obtaining a wear-resistant antifriction coating due to the simultaneous influence of the temperature-force factor and the introduction (mass transfer) of components from the suspension by means of a mandrel.

Этот технический результат достигается тем, что предложен способ нанесения антифрикционного покрытия при поверхностном пластическом деформировании внутренних цилиндрических поверхностей, включающий подачу технологической смеси по каналам обрабатывающего инструмента и распределение ее по поверхности обрабатываемой детали при поступательном движении инструмента, в котором подвод технологической смеси в рабочую зону осуществляют посредством дорна одновременно с началом работы его деформирующего блока, а в качестве технологической смеси используют суспензию из мелкодисперсного порошка и связующего. This technical result is achieved by the fact that the proposed method of applying an antifriction coating for surface plastic deformation of the inner cylindrical surfaces, including the supply of the technological mixture through the channels of the processing tool and its distribution over the surface of the workpiece with the translational movement of the tool, in which the technological mixture is supplied to the working area by mandrel simultaneously with the start of work of its deforming unit, and as a technological th mixture use a suspension of fine powder and a binder.

На чертеже показан инструмент для реализации способа нанесения антифрикционного покрытия при поверхностном пластическом деформировании. The drawing shows a tool for implementing the method of applying an anti-friction coating during surface plastic deformation.

На оправке 1 последовательно расположены элементы: режущий блок 2, зачистной блок 3, деформирующий блок 4. В зоне установки деформирующего блока 4 оправка 1 имеет осевой канал 5 с радиальными каналами 6. С этой стороны оправки 1 установлена втулка 7, к которой подсоединено устройство 8 для подачи под давлением суспензии. Гайки 9, установленные на другом конце оправки 1, препятствуют перемещению режущего и натирающего блоков вдоль ее оси. Режущий блок 2 представлен в виде развертки 10, зафиксированной от поворота относительно оправки 1 шпонкой 11. Зачистной блок 3 представлен в виде втулки 12, зафиксированной на оправке 1 штифтом 13. На втулке 12 при помощи гайки 14 закреплено войлочное кольцо 15. Деформирующий блок 4 представлен в виде дорна, состоящего из колец 16, конструкция которых выполнена в виде звеньев тарельчатых пружин, что позволяет изменять по мере необходимости диаметральный размер деформирующего элемента. Между кольцами 16 расположены шайбы 17. Кольца 16 и шайбы 17 установлены на оправке с зазором. На каждой шайбе 17 имеются радиальные отверстия 18 и кольцевая выточка 19, которые обеспечивают подачу суспензии в зону обработки. The elements are sequentially arranged on the mandrel 1: cutting unit 2, stripping unit 3, deforming unit 4. In the installation zone of the deforming unit 4, the mandrel 1 has an axial channel 5 with radial channels 6. On this side of the mandrel 1 there is a sleeve 7 to which the device 8 is connected for supplying a suspension under pressure. The nuts 9 mounted on the other end of the mandrel 1 prevent the movement of the cutting and rubbing blocks along its axis. The cutting unit 2 is presented in the form of a reamer 10, fixed from rotation relative to the mandrel 1 by a key 11. The cleaning unit 3 is presented in the form of a sleeve 12, fixed on the mandrel 1 by a pin 13. A felt ring 15 is fixed to the sleeve 12 with the nut 14. in the form of a mandrel, consisting of rings 16, the design of which is made in the form of belleville springs, which allows you to change the diametrical size of the deforming element as necessary. Washers 17 are located between the rings 16. The rings 16 and the washers 17 are mounted on a mandrel with a clearance. On each washer 17 there are radial holes 18 and an annular groove 19, which provide a suspension to the treatment zone.

Обработку внутренних цилиндрических поверхностей осуществляют следующим образом: устанавливают заготовку с предварительно обработанным отверстием, затем инструменту сообщают вращательное движение и рабочую подачу. Первоначально в контакт с заготовкой вступает развертка 10, которая обрабатывает отверстие. Далее зачистной блок 3 удаляет с обрабатываемой поверхности продукты резания. Затем в контакт с заготовкой вступают кольца 16 деформирующего блока 4 - дорна. Одновременно с работой деформирующего блока в зону обработки по каналам 5 и 6 поступает суспензия. Состав суспензии представляет собой композицию, состоящую, например, из не менее 70% высокодисперсного порошка дисульфида молибдена и остальное - связующее, например глицерин. Мелкодисперсный порошок может быть изготовлен из любого металлического материала, обладающего антифрикционными свойствами, например медь, дисульфид молибдена и другие. The processing of the inner cylindrical surfaces is as follows: set the workpiece with a pre-machined hole, then the tool is informed of the rotational movement and the working feed. Initially, a reamer 10 comes into contact with the workpiece, which processes the hole. Further, the stripping unit 3 removes cutting products from the surface to be treated. Then, the rings 16 of the deforming unit 4 - the mandrel come into contact with the workpiece. Simultaneously with the operation of the deforming unit, a suspension enters the processing zone through channels 5 and 6. The composition of the suspension is a composition consisting, for example, of at least 70% fine molybdenum disulfide powder and the rest is a binder, for example glycerin. Fine powder can be made of any metal material with antifriction properties, such as copper, molybdenum disulfide and others.

Происходит нанесение покрытия на поверхность из состава суспензии с одновременным ее поверхностным пластическим деформированием. При подаче суспензии под давлением частицы металла внедряются во впадины ультрамикронеровностей, обусловленных шероховатостью, образующихся после обработки резанием разверткой 10. Одновременно осуществляется поверхностное пластическое деформирование нанесенного антифрикционного материала и тонкого слоя металла заготовки кольцами 16. В результате происходит внедрение (массоперенос) элементов покрытия из суспензии в обрабатываемую поверхность заготовки. Coating occurs on the surface from the composition of the suspension with simultaneous surface plastic deformation. When a suspension is applied under pressure, metal particles are introduced into the ultramicroregularities troughs caused by roughness, which are formed after processing by scanning 10. At the same time, surface plastic deformation of the deposited antifriction material and a thin layer of metal of the workpiece is carried out by rings 16. As a result, the coating elements are introduced (mass transfer) from the suspension into the processed surface of the workpiece.

По мере износа колец 16 дорна благодаря возможности перемещения их по оправке 1 необходимый их диаметральный размер достигается затягиванием втулки 7. Затем диаметральный размер колец 16 контролируется измерительным инструментом. As the rings 16 wear, the mandrel, due to the possibility of moving them along the mandrel 1, their required diametric size is achieved by tightening the sleeve 7. Then the diametrical size of the rings 16 is controlled by a measuring tool.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

В таблице представлены результаты сравнительных испытаний на трение и износ поверхностей, полученных в результате обработки предлагаемым способом нанесения антифрикционного покрытия при поверхностном пластическом деформировании внутренних цилиндрических поверхностей. Была использована суспензия с разным процентным составом мелкодисперсного порошка дисульфида молибдена и связующее - глицерин. Суспензию подавали под давлением 4-6 атм. Начинали ее подавать одновременно с началом работы деформирующего блока, чтобы не происходило неоправданного расхода и разбрызгивания суспензии. Исследования проведены на проушинах узлов с отверстиями диаметром 30 мм, толщиной стенки 2,5-5 мм у сталей 40Г, 45 с натягом на деформирующих элементах 0,1-0,2 мм. The table shows the results of comparative tests for friction and wear of surfaces obtained as a result of processing the proposed method of applying an antifriction coating with surface plastic deformation of the inner cylindrical surfaces. A suspension was used with a different percentage of finely divided molybdenum disulfide powder and a binder, glycerol. The suspension was applied under a pressure of 4-6 atm. They started to feed it simultaneously with the start of the work of the deforming unit, so that there was no unjustified flow and spraying of the suspension. The studies were carried out on the eyes of nodes with holes with a diameter of 30 mm, a wall thickness of 2.5-5 mm for steels 40G, 45 with an interference fit on deforming elements of 0.1-0.2 mm.

Результаты испытаний показали, что коэффициент трения и износостойкость внутренних цилиндрических поверхностей, обработанных предлагаемым способом, в значительной степени зависят от процентного содержания мелкодисперсного порошка в составе суспензии. Сравнительно наибольший износ наблюдался у образцов, с покрытием, полученным из суспензии с 60% мелкодисперсного порошка. Оптимальный состав суспензии, как видно из таблицы, с 70% мелкодисперсного порошка. The test results showed that the coefficient of friction and wear resistance of the inner cylindrical surfaces treated by the proposed method, largely depend on the percentage of fine powder in the composition of the suspension. The comparatively greatest wear was observed in samples with a coating obtained from a suspension with 60% fine powder. The optimal composition of the suspension, as can be seen from the table, with 70% fine powder.

Предложенный способ нанесения антифрикционного покрытия при поверхностном пластическом деформировании за счет внедрения (массопереноса) элементов покрытия из суспензии под действием температурно-силового фактора, возникающего при дорновании, обеспечивает получение высококачественной поверхности с антифрикционным покрытием. В результате обработки поверхностей предлагаемым способом осуществляется нанесение износостойкого антифрикционного покрытия на поверхности с 7-8 квалитетом точности, формируется антифрикционный поверхностный слой величиной 0,1-0,3 мкм, при остаточных напряжениях сжатия величиной 250-350 МПа. The proposed method of applying an anti-friction coating during surface plastic deformation due to the introduction (mass transfer) of coating elements from the suspension under the influence of the temperature-force factor that occurs during burning out provides a high-quality surface with an anti-friction coating. As a result of surface treatment by the proposed method, a wear-resistant antifriction coating is applied on the surface with a precision of 7-8, an antifriction surface layer of 0.1-0.3 microns in size is formed, with residual compression stresses of 250-350 MPa.

Claims (1)

Способ нанесения антифрикционного покрытия при поверхностном пластическом деформировании внутренних цилиндрических поверхностей, включающий подачу технологической смеси по каналам обрабатывающего инструмента и распределение ее по поверхности обрабатываемой детали при поступательном движении инструмента, отличающийся тем, что подвод технологической смеси в рабочую зону осуществляют посредством дорна одновременно с началом работы его деформирующего блока, а в качестве технологической смеси используют суспензию из мелкодисперсного порошка и связующего. A method of applying an antifriction coating during surface plastic deformation of inner cylindrical surfaces, comprising supplying the process mixture through the channels of the processing tool and distributing it over the surface of the workpiece during translational movement of the tool, characterized in that the process mixture is supplied to the working area by means of a mandrel simultaneously with the beginning of its work deforming unit, and as a technological mixture use a suspension of finely dispersed of powder and binder.

Images