Способ удаления заусенцев с деталей из черных металлов

 

Сущность: способ включает обработку деталей в смеси кислот, содержащей. мас.%: соляная кислота 13,0-13,5, азотная кислота 11,0-11,5, серная кислота 7,0-7,5 и вода - остальное, при воздействии ультразвукового поля, причем обработку ведут при отношении массы деталей и площади их поверхности , равном 1 -10 г/мм2, и соотношении объемов раствора и деталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4767917/26 (22) 23.10.89 (46) 23.06,92. Бюл. ¹ 23 (71) Кировское злектромашиностроительное производственное объединение им. Лепсе (72) Е.А. Шпеньков (53) 621.7.092.26,669, 191,24(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1305196, кл. С 23 F 1/00, 1984.

Информационный листок ¹ 76-0937.

ВНИИмежотраслевой информации, 1976.

Изобретение относится к технологии ультразвуковой обработки, а именно к области химического удаления заусенцев с деталей из черных металлов с минимальным изменением их геометрических размеров, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен способ ультразвукового травления металлов, когда процесс ведут при наложении ультразвуковых колебаний с амплитудой колебательной скорости выше порога кавитации раствора.

Недостатками этих способов являются сложность реализации, необходимость применения дорогостоящего специального технологического и измерительного ультразвукового оборуддвания, строгого контроля и корректировки состава раствора и еремени обработки, а также невысокая производительность, Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ ультразвукового удаления заусенцев с металлических деталей из черных металлов в кислотных

„„5U „„1742358 А1 (si)s С 23 G 5/00, С 23 F 1/26 (54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЗАУСЕНЦЕВ С

ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ (57) Сущность; способ включает обработку деталей в смеси кислот, содержащей. мас.,ь; соляная кислота 13.,0-13,5, азотная кислота 11,0-11,5, серная кислота 7,0-7,5 и вода — остальное, при воздействии ультразвукового поля, причем обработку ведут при отношении массы деталей и площади их поверхности, равном 1 10з-3 .10 г/мм2, и соотношении объемов раствора и деталей (0,5 — 2):1 до самопроизвольного прекращения реакции. 4 табл. растворах, заключающийся в обработке деталей раствором в течение определенного времени. Недостатками данного способа являются невысокие производительность, точность и чистота обработки поверхности деталей, необходимость контроля времени обработки, состава раствора и его корректировки.

Цель изобретения — сокращение времени обработки, повышение точности размеров и чистоты обработки поверхности деталей, упрощение контроля за окончанием процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе ультразвукового удаления заусенцев с деталей иэ черных металлов в смеси соляной, азотной и серной кислотобработку ведут при отношении массы деталей к площади.их поверхности. равном 1 10

-Э

3 10 г/мм2, и соотношении объемов раствора и деталей -(0,5-2):1 до самопроизвольного прекращения реакции, при этом смесь кислот имеет следующее соотношение компонентов, мас. 7:

1742358

20 производится в ультразвуковых ваннах промышленного изготовления типа УЗВ-15М контактным методом через водную прослойку в кислотостойких контейнерах. Рабочая частота ультразвуковых колебаний 25

22 кГц; интенсивность 1,5-2 Вт/см, тем2 пература состава 35-40 С, время травления

10 мин, Растворы готовят обычным способом, а именно в необходимое количество

Соляная кислота (cI =- 1,19) 13,0 — 13,5, Азотная кислота (б = 1.4) 11,0-11,5;

Серная кислота (д = 1,84) . 7,0-7„5;

Вода Остальное

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Пример конкретного выполнения, Для определения оптимального состава кислот-. ного раствора подготовлено несколько смесей, состав которых представлен в табл. 1.

Испытывалисьдетали иэ черных металлов и сплавов СТ.25, Ст.40, Ст08Кп, 20х13, 12х18Н10Т, 29Н К типа шайб, трубок, шинок и т.п, с соотношением массы деталей и площади поверхности, равном 1 10

3 10 г!мм; с величиной заусенцев до

0,150 мкм и чистотой обработки поверхности 1,25. Ультразвуковое травление деталей воды вводят поочередно и растворяют соляную кисЛоту. затем азотную и серную.

Растворь1 готовы к применению непосредственно после приготовления. При этом объем раствора много больше объема деталей. После травления каждой партии деталей растворы подлежат корректировке или утилизации. P езул ьтаты ул ьтразвукового травления деталей в составах приведены в табл. 2. Анализ полученных результатов показывает, что оптимальным составом является состав 3. Процесс травления идет стабильно, заусенцы удаляются полностью, а чистота поверхности не ухудшается. При подборе оптимального объемного соотношения раствора и деталей вначале определяется отношение массы к площади поверхности для каждого типа деталей, а потом соответственно берут отношение объемов раствора и деталей, Когда все компоненты раствора прореагируют с материалом деталей, чему способствуют известные факторы ультразвукового поля, реакция самопроизвольно прекращается. В зависимости от результата обработки количественное соотношение объемов раствора и деталей корректируются в сторону увеличения или уменьшения. Результаты этой работы приведены в табл, 3, Анализ . полученных результатов показывает, что

55 для каждого типа деталей с соотношением массы и площади поверхности, равном

1 10 -3 10 г/мм, имеется оптимальное соотношение раствора и деталей (0,5 — 2):1, позволяющее при ультразвуковом травлении получать удовлетворительные результаты по удалению заусенцев. С целью сравнения предлагаемого способа удаления заусенцев с прототипом и подтверждения его преимуществ (сокращение времени обработки, повышение точности размеров и чистоты .обработки поверхности деталей, упрощение контроля за окончанием процессв) были проведены испытания на производственных партиях следующих деталей:

1, Шайбы Н3406А-0,5-4-8 из стали

12х18Н10Т после вырубки, с заусенцами до

0,08 мкм, чистотой обработки поверхности

2,5 и соотношением — = 3 10 г/мм, G -3 2

2. Точбки из сплава 29Н К(ковар) длиной

8,5 мм, внешним; диаметром 2 мм, -О,з 4 внутренним диаметром 1,2 " мм, после

+о.з шлифования, с заусенцами до 0,150 мкм, чистотой обработки 2,5 и соотношением — = 1 . 10 г/мм . Обработка деталей про-з

S изводится в растворе, содержащем, мас.%:

Соляная кислота 13-14,5

Азотная кислота 11-11,5

Серная кислота 7-7,5

Вода Остальное

В соответствии сформулой заявки,,соотношение объемов раствора и деталей при ультразвуковом травлении деталей по и редлагаемому способу составляет: для шайб—

2:1, а для трубок — 1,5:1, Было обработано по пять партий шайб и трубок объемом по

200 мл каждая, причем на партию шайб расходуется 200 мл х 2 = 400 мл раствора, а на партию трубок 200 мл х 1,5 = 300 мл.

Таким образом, для обработки пяти партий шайб расходуется 2 л раствора, а для обработки пяти партий трубок — 1,5 л раствора.

Ход реакции при обработке каждой партии по предлагаемому способу ультразвукового травления одинаков: начало реакции медленное (1 — 2 мин), затем за счет известных факторов ультразвукового поля (акустические течения, кавитация и т.д.) реакция ускоряется, повышается температура до

50-55 С (2-3 мин). наконец, наступает фаза бурной реакции с повышением температуры в растворе до 65 — 70 С (2 — 3 мин) и быстрое самопроизвольное прекращение реакции (0,5 — 1 мин). Прекращение реакции обьясняется снижением концентрации кислот и накоплением продуктов реакции в растворе. После прекращения реакции отработанный раствор сливается в утилиэа1742358

Таблица 1

Таблица 2

Величина заусенцев, мм

Примечание

Состав

Изменение размеров еталей

Класс чистоты поверхности

0,00

2.5

0.08

2,5

0,02

0,04

2,5

0,04

0,00

5 изв.

0,045

0,08

0.01

2,5

Rz 20

2,5

0.00

0,00

0,07 тор, а детали после промывки, пассивации и сушки направляются на контроль. Известный способ характеризуется тем, что все партии деталей поочередно обрабатываются в одном объеме раствора (объем раствора 5 много больше объема каждой партии деталей) и степень обработки деталей контролируется временем нахождения деталей в растворе. а также корректировкой состава . раствора, Для реализации и сравнения его 10 с предлагаемым способом пять партий шайб объемом по 200 мл обрабатываются з поочередно в растворе объемом 2 л. а пять партий трубок обрабатываются соответственно в растворе объемом 1,5 л. Интенсив- 15 ность реакции при обработке каждой отдельной партии при этом меняется незначительно, что объясняется хорошим теплообменным процессом в большом объеме раствора и, следовательно, незначитель- 20 ным повышением температуры (до 47—

49" С). B ремя ул ьтраэвукового травления каждой парии деталей определяется необходимостью достижения определенного качества обработки деталей. В связи с 25 накоплением продуктов реакции и снижением концентрации кислот в растворе время увеличивается для последующих партий (время обработки первых партий — 10 мин, а четвертых — 14 — 15 мин), После обработки 30 четвертый партий деталей реакции при обработке пятых партий не начинается без корректировки раствора и повышения температуры раствора, Результаты сравнения обработки деталей по известному и предла- 35 гаемому способам приведены в табл. 4. Анализ полученных результатов показывает, что по сравнению с известным способом время обработки каждой партии деталей по предлагаемому способу сокращается почти в два раза, отсутствует контроль за временем обработки и составом раствора, нет корректировки состава, а это все говорит о повышении и роизводительности. Чистота обработки поверхности деталей повышается на один класс. а изменение размеров после обработки уменьшается на 0,005 мм, Кроме того, необходимо отметить высокую стабильность характеристик технологического процесса и результатов обработки деталей. Таким образом, все поставленные цели реализованы.

Формула изобретения

Способ удаления заусенцев с деталей из черных металлов, включающий их обработку в смеси соляной, азотной и серной кислот при воздействии ультразвукового поля, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени обработки, повышения точности размеров и чистоты обработки поверхности деталей, упрощения контроля за окончанием процесса, обработку ведут при бтношении веса деталей к плошзади их поверхности, равном 1 10 — 3 10 гl мм и соотношении объемов раствора и деталей (0,5 — 2):1 до самопроизвольного прекращения реакции, при этом смесь кислот имеет следующее соотношение компонентов, мас. ь. соляная кислота 13.0 — 13,5, азотная кислота 11,0 — 11,5, серная кислота — 7,0-7,5 и вода — остальное.

Процесс травления протекает очень медленно

Процесс травления стабилен. Заусенцы сняты не полностью

Процесс травления стабилен, Заусенцы сняты полностью

То же

Поверхность деталей перетравлена

Процесс травления протекает очень ме енно1742358

e o сфст

3ОФФО

Zrezz фиаско

°, I

>Еие аоис

Ф С Ф ч; Ф я Ос

CCI S n.> д z

CCI S

CII C и Зо

2 З ф и д Эс

gsао аФ с

S Я

g s

C о

z

Ф

5 CII

Л CL ф Ю 5: ао

Ф Ф

Scs

zur

ФО xylo

Ф Ф

Е о

ccI а

on в оов

CV M Ф СО С 3 С Э оо о ооо

ОО О ООО о ов в в

CO С Э С9 <О О о оо о о о on о о о Ф и

2ок

I- r

О к о

Isиm л о а

v rxe

q О ф в ввв в вв в в

СЧ С4 СЧ СЧ CV . N tV в IA

СМ CV

1 и а

g.IO

CCI Og ф щ с

X Q.r

so> т = о

S фц

СФФ Ф

Д ) О Ogn О С)О О

О OOO О ОО О

О О О О ОО О еО оо. оо

1

Фso

Зсс

О CII ю -кХ

Ф « с 5»

oases Z и хиov з Ф с ь

Х

Sa ас

Ы

I ф

Ф z e

S

О ф

> о

I- ч", о о д и ф О

*к

S х

Ф

О ф и с а ф

Ф

О ф

Ю ф а

CII $ ф с ф о

2 2 фи сф ф > ао

С!. Ф

S ф

6) ч„.

L о

1Я

Й ф с

Щ

S.

Iс о Я

z

Iи

Ф ф

10

1742358

IQ

С!

Q Ю

Щ

0 С а о

З

0) >>

Y>S S щ Ф а а сс=

Э

z

Щ

Э

S о.

LA

С4

Ф а

LA N

° л

СЧ о

М

Ы

LA

° ь с4

1 л Iл- 0

oю

v a

X IO

v

Щ с

LA

СМ.

>Я

Э с о м о

С>

М\ м о

A о

l Ю

Э с

Ф о

О.о о. с

Ю

У

I- E

0 Х !

Ю

Щ о.

>Я

1К X

С SC>

1- о

0 а (g о

S у

s с

Э

1

Щ

Щ

Щ х

I о

LA

С>

0

CL с ( с

fg

s о

У

Я!

Э с .Е

Э

IK (g

1

I .I 1 .

0

1"

° ° lA (Чм° ° а

° °

МЪ

0

z л

0.

Ф

z

Ф

X

Ю > о.

l2

Ю

>S

Щ и с

1 S

Ю I0 O о л

O 0 с а о с

1

1

«

Щ 1

:Г I

S 1

I

\O I

Щ 1

I—

l

I ! . I

1 !

1

1

1

1

I

I I о щ

0 ло.z Э с х cz а

S Ф хал

l щ Ю е

o>sos аФ х.

Фсэл

КЩС0

Lg I- VtO щ ФОЩ а.etса с

ЭЭаS

ct

os YZ

X z щ

Y

Ш Щ

Ф D щ ао а

W Э

Inos аX=

Э

z

Э 1>-I Фэ

3 D ID

4 >

I о <ч м

>Ф !

u I cn 1.

I

I

1

1

I

I

1

1

I . I

1

1 !

I

1

I

I

1

1

1

I

1 !

° 1

I

1

1 оа м с| о о в л оо о с» оо а о о

CD <УЪ

I I C0

З У

Ю Ю

>Х

tg С1 и !>Я

2i

z

Ф Ю

С 0 щ v

К 0

Щ C

m v л

Щ

1- Х

Э S

e(IIS S

I- C о

0 К

z o х 1С1 Я

Ф Ф (П

О

>Я

>

I- X

g S с 1-о

o.o

0 щ с со