CS261694B1 - Sposob úpravy povrchových a podpovrchovýclí vrstiev kontaktných ploch odvalovania - Google Patents

Abstract

Podstata spósobu úpravy kontaktných plóch odvalovania spočívá v tom, že činné časti súčiiastok z ložiskovej ocele alebo ocele triedy 12, 17 a 19 žíhaných na mdkko, připadne zušlachtených s antirefloxnoh vrstvou, sú po zakalení laserovým lúčom leštěné na drsnost Ra = 0,4 až 0,2 μΐη, zai čím sú nasledne vytvárané tvrdé oteruvzdorné vrstvy na báže TiN, TiC, Ti (CN), připadne WC metodou reaktívneho iónového platova- mia.

Description

Vynález sa týká spůsobu úpravy povrchových a podpovrchových vrstiev u kontaktných ploch odvalovania tepelným spracovaním laserovým lúčom a metodou reaktívneho iónového platovania.

Pre niektoré případy v procese odvialovania je nutné zabezpečit ložiska s vysokou dobou životnosti (například uloženia u vrtných súprav]· Z tohoto hladiska sa ako důležité časti pre zvýšenie odolnosti voči kontaktně] únavě javia podpovrchová oblast a povrch, kde dochádza najčastejšie k vzniku poškodenia.

Pre výpočet hlavných charakteristik kontaktných pámerov pri odvalovaní sa používajú zjednodušené Hertzové vztahy, na základe ktorých je možné stanovit maximálně normálně napatie (6 max), maximálně jednosměrné smykové napatie (τ max] a maximálnu změnu striedavého smykového napatia (Δτ max). Maximum obidvoch zložiek smykového napatí sa nachádza v určitej híbke pod povrchom.

Vačšina odborníkov sa zhoduje v tom, že smykové napátia sú nebezpečné pre vznik •lomov alebo trhliniek, a že pásmo· pod povrchom, v ktorom sa tvoria únavové mikrotrhlinky je od 0,003 až do> 0,145 mm v závislosti od velkosti zaťaženia. Pitting vzniká přelomením povrchu do miest podpovrchových trhliniek, ktoré sú najbližšie k povrchu.

Okrem toho na samotnom povrchu dochádza najčastejšie k týmto formám poškodenia:

a) opotrebenie

b) zadieranie (nanášanie materiálu)

c) trvalé odtlačky

e) prehriatie

f) odlupovanle

V súčasnosti je známých viac metod a technologií úpravy kontaktných ploch odvalovania. Najznámejšie sú povrchové kalenie, cementácia a indukčně kalenie. Nevýhodou týchto metod je:

— nerovnoměrný ohřev· — bortenie a vznik ovality — ťažko reprodukovatelné výsledky v prevádzke — vysoká miestna koncentrácia napatia s akútnym nebezpečenstvom vzniku prasklin — vysoká citlivost na změnu vonkajších podmienok (ohřev, ochladzovanie).

Vyššie uvedené nedostatky rieši spůsob úpravy kontaktných plůch odvalovania podlá vynálezu, ktorého podstatou je, že plocha odvalovania súčiastok z materiálov ložisková ocel, ocele triedy 12, 17 a 19 Žíhaných na makko pokrytá antireflexným povlakom sa ozařuje laserovým lúčom pod uhlom dopadu lúča v rozsahu od 85° do 95°, pri plošnej hustotě výkonu v rozsahu 10³ až 10^B Wcm'² a hustotě energie v rozsahu 10.10⁶ až 150.10^e MJm^-2, pričom sa stopa působenia lúča překrývá v rozsahu 0,1 až 0,4 mm a takto· upravená plocha sa následné leští na drsnost povrchu Ra — 0,4 až 0,2 ^m, za čím sa na takto připravený povrch působí plazmou tvořenou parami titánu a reaktívneho plynu (najčastejšie dusíka, étenu, alebo etínu, alebo· ich zmesou), připadne parami W, za zničeného tlaku z intervalu 10^-3 až lO^a.

Uvedený spůsob sa dá výhodné uplatnit pre oběžné dráhy valivých ložísk, ktoré sa využívajú v extrémně namáhavých uloženiach a v uloženiach, ktorých rozoberanie je časovo náročné a velmi prácne. Aj keď metoda je investičně nákladná, výsledný efekt je vyvážený vysokou životnosťou uloženia.

Predmet vynálezu ilustruje nižšie uvedený příklad.

Příklad prevedenia:

Na kontaktně plochy odvalovania vo východiskovom stave — ložisková ocel, resp. tr. 12, 17 a 19, žíhaná na makko alebo zušlachtená, sa nanesie antireflexná vrstva. Kontaktně plochy sa zakalia pohybom vzorky, resp. pohybom laserového· lúča kontinuálneho CO2 lasera s nasledovnými parametrami laserovania: výkon lasera 1 kW, fokusacia zrkadlom, pohyb lúča po stykovej ploché na šířku plochy po· celej dlžke styku, pod uhlom dopadu lúča 90° + 5 °, s překrytím spoja kalených stop 0,2 mm, rýchlosťou 1 ni/minPovrchová plocha sa dokončí leštěním — superfinišováním.

Na takto připravený povrch sú vytvárané tvrdé a oteruvzdorné vrstvy, například TiN, ktorého technologický postup přípravy je nasledovný:

Po očistění súčiastky, ktorá je na zápornom potenciáli do 5 kV v tlejivom argonu pri tlaku 2 Pa po dobu minimálně 30 minút je do vákuovej komory pomocou elektronolúčového zdroja odpařovaný titán pri výkone 2 kW. Súčasne sa do· vákuovej komory napúšťa· dusík na tlak 0,1 Pa, ktorý sa v komoře štiepi za vzniku vrstvy TiN, ktorej hrubka nemá byť vfičšia než 3,0 μτα.

Uvedený vynález je možné využit hlavně v obore valivých ložísk v extrémně namáhaných uloženiach. V ostatných oboroch u súčiastok, u ktorých dochádza v procesoch odvalovania k velmi silnému namáhaniu na stykových plochách.

Claims (1)

1. PREDMET

   Sposob úpravy povrchových a podpovrchových vrstiev kontaktných ploch odvalovania súčiastok z materiálov ložisková ocel', ocele triedy 12, 17, 19 žíhaných na niakko alebo zušlachtených laserovo ozářených a následné iónovo plátovaných vyznačený tým, že povrch s antireflexným povlakom sa ožaruje laserovým lúčom pod uhlom dopadu lúča v rozsahu od 85° do 95°, pri plošnej hustotě výkonu v rozsahu 10³ až 10⁶ Wcnr² a

   VYNÁLEZU hustotě energie v rozsahu 10.10⁶ až 150. . 10^B MJm², pričom sa stopa působenia lúča prekrýva v rozsahu 0,1 až 0,4 mm a takto upravená plocha sa nasledne leští na drsnost povrchu Ra = 0,4 až 0,2 μΐη, za čím sa na takto připravený povrch působí plazmou tvořenou parami titánu a reaktívneho plynu, najčastejšie dusíka, eténu alebo etínu, alebo ich zmesou, připadne parami W, za zníženého tlaku z intervalu 10 ³ až 10¹ Pa.