Патент на изобретение №2387528

(54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПЛАСТИН ПРИВОДНЫХ ПЛАСТИНЧАТЫХ ЦЕПЕЙ МЕХАНИЗМОВ ШЛЮЗОВЫХ ВОРОТ И ЗАТВОРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу повышения долговечности и износостойкости пластин приводных пластинчатых цепей механизмов шлюзовых ворот и затворов гидротехнических сооружений, изготовленных заданной толщины штамповкой или плазменной резкой из проката стали ст.45 или стали ст.65Г, и может быть использован при изготовлении новых и восстановлении отработавших цепей. Способ включает нанесение на поверхности предварительно отшлифованных или очищенных пластин с использованием плазменного напыления слоя из стали Св-08. Не более чем через час после этого пластины подвергают сульфоцианированию при температуре 570-590°С в течение 3-4 часов с последующим охлаждением пластин вместе с печью до комнатной температуры. В качестве среды для сульфоцианирования используют газообразную среду, содержащую газообразные углерод, серу и азот, образованную продуктами пиролиза тиомочевины карбомида, с дополнительным введением в атмосферу герметичного муфеля термической печи газообразного азота и продукта испарения серы. Технический результат заключается в значительном повышении износостойкости пластин в паре трения материал пластины – материал цевки при штатной эксплуатации в речной воде в присутствии взвеси ила и песка при температуре от -20°С до +40°С под воздействием растягивающих напряжений, повышение коррозионной стойкости и предела прочности материала пластин при растяжении, относительного удлинения и твердости. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способу повышения долговечности и износостойкости пластин приводных пластинчатых цепей механизмов шлюзовых ворот и затворов гидротехнических сооружений.

Пластины приводных пластинчатых цепей механизмов шлюзовых ворот в процессе длительной эксплуатации в речной воде в присутствии взвеси ила и песка при температуре от -20°С до +40°С подвергаются воздействию растягивающих напряжений, сопровождающихся повышенным износом и коррозионными процессами.

Задачей изобретения является разработка способа повышения долговечности и износостойкости пластин приводных пластинчатых цепей механизмов шлюзовых ворот и затворов.

Техническим результатом является значительное повышение износостойкости пластин в паре трения материал пластины – материал цевки при штатной эксплуатации в речной воде в присутствии взвеси ила и песка при температуре от -20°С до +40°С под воздействием растягивающих напряжений, повышение коррозионной стойкости и долговечности пластин, а также повышение предела прочности материала пластин при растяжении, относительного удлинения и твердости.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен способ повышения долговечности и износостойкости пластин приводных пластинчатых цепей механизмов шлюзовых ворот и затворов, изготовленных заданной толщины штамповкой или плазменной резкой из проката стали ст. 45 или стали ст. 65Г, включающий нанесение на поверхности предварительно отшлифованных или очищенных пластин с использованием плазменного напыления слоя из стали ст. Св-08, затем не более чем через час после плазменного напыления пластины подвергают в качестве поверхностной химико-термической обработки сульфоцианированию при температуре 570-590°С в течение 3-4 часов с последующим охлаждением пластин вместе с печью до комнатной температуры, при этом в качестве среды для сульфоцианирования используют газообразную среду, содержащую газообразные углерод, серу и азот, образованную продуктами пиролиза тиомочевины карбомида, с дополнительным введением в атмосферу герметичного муфеля термической печи газообразного азота и продукта испарения серы. При этом поверхности и отверстия пластин пластинчатой цепи после сульфоцианирования дополнительно подвергают поверхностной ультразвуковой обработке при частоте колебаний индентора 20-24 КГц с амплитудой колебаний 25-50 ангстрем и с усилием прижатия индентора к обрабатываемой поверхности 50-70 Н. При этом поверхности пластин предварительно очищают пескоструйной обработкой перед нанесением плазменного напыления. При этом в процессе проведения сульфоцианирования пластины пластинчатой цепи закреплены в приспособлениях, не допускающих коробление пластин. При этом поверхности отверстия пластин дополнительно обрабатывают для повышения антифрикционных свойств пары трения триботехническим составом, в качестве которого используют консистентную влагостойкую смазку, содержащую 2-4 мас.% порошка природного минерала серпентенита с размером частиц 2-60 мкм.

Способ осуществляется следующим образом. Новые пластины пластинчатой цепи с размером 10×160×370 мм или 16×160×390 мм изготавливают штамповкой или плазменной резкой из проката стали ст. 45 или стали ст. 65Г с последующей механической обработкой на расточных, шлифовальных и фрезерных станках. Поверхности восстанавливаемых пластин пластинчатой цепи предварительно очищают с использованием пескоструйной обработки. Затем на поверхности предварительно отшлифованных или очищенных пластин с использованием плазменного напыления наносят слой из стали ст. Св-08 и не более чем через час после плазменного напыления пластины подвергают в качестве поверхностной химико-термической обработки сульфоцианированию. Перед сульфоцианированием пластины пластинчатой цепи закрепляют в приспособлениях, не допускающих термического коробления пластин. Сульфоцианирование осуществляют при температуре 570-590°С в течение 3-4 часов в герметичном муфеле термической печи с последующим охлаждением пластин вместе с печью до комнатной температуры. В качестве среды для сульфоцианирования используют стандартную газообразную среду, содержащую газообразные углерод, серу и азот, образованную продуктами пиролиза тиомочевины карбомида, с использованием дополнительного введения в атмосферу герметичного муфеля термической печи газообразного азота и продукта испарения серы. Поверхности и отверстия пластин пластинчатой цепи после сульфоцианирования дополнительно подвергают поверхностной ультразвуковой обработке при частоте колебаний индентора 20-24 КГц с амплитудой колебаний 25-50 ангстрем и с усилием прижатия индентора к обрабатываемой поверхности 50-70 Н. Поверхности отверстий пластины пластинчатой цепи перед сборкой в пластинчатую цепь обрабатывают для повышения антифрикционных свойств пары трения триботехническим составом, в качестве которого используют консистентную влагостойкую смазку, содержащую 2-4 мас.% порошка природного минерала серпентенита с размером частиц 2-60 мкм.

Экспериментальные, а затем и натурные исследования предложенного способа повышения долговечности и износостойкости пластин приводных пластинчатых цепей механизмов шлюзовых ворот и затворов показали его высокую эффективность. С использованием всех существенных признаков предложенного технического решения достигнуто значительное повышение износостойкости пластин (на 55-58%) в паре трения материал пластины – материал цевки при штатной эксплуатации в речной воды в присутствии взвеси ила и песка при температуре от -20°С до +40°С под воздействием растягивающих напряжений. Достигнуто повышение коррозионной стойкости на 38-44%, при этом долговечность (срок эксплуатации пластинчатой цепи без ремонта) увеличена на 28-34%. Предел прочности материала пластин при растяжении составляет 860-900 мПа, относительное удлинение 12-13% и твердость не ниже 35 HRC. Кроме того, достигнуто повышение усталостной прочности материала пластин на 18-21%.

Реализация предложенного способа повышения долговечности и износостойкости пластин приводных пластинчатых цепей механизмов шлюзовых ворот и затворов иллюстрируется следующими практическими примерами.

Пример 1. Новые пластины пластинчатой цепи с размером 10×160×370 мм изготовили штамповкой из проката стали ст. 45 с последующей механической обработкой на расточных, шлифовальных и фрезерных станках.

На поверхности предварительно отшлифованных пластин с использованием плазменного напыления нанесли слой из стали ст. Св-08 и через 35 минут после плазменного напыления пластины подвергли в качестве поверхностной химико-термической обработки сульфоцианированию. Перед сульфоцианированием пластины пластинчатой цепи закрепили в приспособлениях, не допускающих их термического коробления. Сульфоцианирование выполнили при температуре 570°С в течение 4 часов в герметичном муфеле термической печи с последующим охлаждением пластин вместе с печью до комнатной температуры. В качестве среды для сульфоцианирования использовали газообразную среду, содержащую газообразные углерод, серу и азот и образованную продуктами пиролиза тиомочевины карбомида, с дополнительным введением в атмосферу герметичного муфеля термической печи газообразного азота и продукта испарения серы. Поверхности и отверстия новых пластин пластинчатой цепи после сульфоцианирования дополнительно подвергли поверхностной ультразвуковой обработке при частоте колебаний индентора 24 КГц с амплитудой колебаний 25 ангстрем и с усилием прижатия индентора к обрабатываемой поверхности 70 Н. Поверхности отверстий готовых пластин пластинчатой цепи перед сборкой в пластинчатую цепь, а также поверхности трения цевки обработали для повышения антифрикционных свойств пары трения нанесением триботехнического состава, в качестве которого используют консистентную влагостойкую смазку, содержащую 4 мас.% порошка природного минерала серпентенита с размером частиц 60 мкм. Готовые пластины собраны в штатную пластинчатую цепь, которая отправлена на эксплуатацию.

На образцах-свидетелях определены характеристики изготовленных пластин. Коррозионная стойкость увеличена на 38%, предел прочности при растяжении составляет 860 мПа, относительное удлинение 13% и твердость 37 HRC.

Пример 2. Новые пластины пластинчатой цепи с размером 16×160×390 мм изготовили плазменной резкой из проката стали ст. 65Г с последующей механической обработкой на расточных, шлифовальных и фрезерных станках.

На поверхности предварительно отшлифованных пластин с использованием плазменного напыления нанесли слой из стали ст. Св-08 и через 45 минут после плазменного напыления пластины подвергли в качестве поверхностной химико-термической обработки сульфоцианированию. Перед сульфоцианированием пластины пластинчатой цепи закрепили в приспособлениях, не допускающих их термического коробления. Сульфоцианирование выполнили при температуре 590°С в течение 3 часов в герметичном муфеле термической печи с последующим охлаждением пластин вместе с печью до комнатной температуры. В качестве среды для сульфоцианирования использовали газообразную среду, содержащую газообразные углерод, серу и азот и образованную продуктами пиролиза тиомочевины карбомида, с дополнительным введением в атмосферу герметичного муфеля термической печи газообразного азота и продукта испарения серы. Поверхности отверстий готовых пластин пластинчатой цепи перед сборкой в пластинчатую цепь, а также поверхности трения цевки обработали для повышения антифрикционных свойств пары трения нанесением триботехнического состава, в качестве которого используют консистентную влагостойкую смазку, содержащую 3 мас.% порошка природного минерала серпентенита с размером частиц 25 мкм. Готовые пластины собраны в штатную пластинчатую цепь, которая отправлена на эксплуатацию.

На образцах-свидетелях определены характеристики изготовленных пластин. Коррозионная стойкость увеличена на 44%, предел прочности при растяжении составляет 900 мПа, относительное удлинение 13% и твердость 36 HRC.

Пример 3. Восстанавливаемые после эксплуатации пластины пластинчатой цепи с исходным размером 16×160×390 мм из проката стали ст. 45 предварительно очистили с использованием пескоструйной обработки и механически обработали на расточных, шлифовальных и фрезерных станках.

На поверхности предварительно отшлифованных восстанавливаемых пластин с использованием плазменного напыления нанесли слой из стали ст. Св-08 и через 50 минут после плазменного напыления пластины подвергли в качестве поверхностной химико-термической обработки сульфоцианированию. Перед сульфоцианированием пластины пластинчатой цепи закрепили в приспособлениях, не допускающих их термического коробления. Сульфоцианирование выполнили при температуре 580°С в течение 3,5 часов в герметичном муфеле термической печи с последующим охлаждением пластин вместе с печью до комнатной температуры. В качестве среды для сульфоцианирования использовали газообразную среду, содержащую газообразные углерод, серу и азот и образованную продуктами пиролиза тиомочевины карбомида, с дополнительным введением в атмосферу герметичного муфеля термической печи газообразного азота и продукта испарения серы. Поверхности и отверстия восстанавливаемых пластин пластинчатой цепи после сульфоцианирования дополнительно подвергли поверхностной ультразвуковой обработке при частоте колебаний индентора 20 КГц с амплитудой колебаний 50 ангстрем и с усилием прижатия индентора к обрабатываемой поверхности 50 Н. Поверхности отверстий готовых пластин пластинчатой цепи перед сборкой в пластинчатую цепь, а также поверхности трения цевки обработали для повышения антифрикционных свойств пары трения нанесением триботехнического состава, в качестве которого используют консистентную влагостойкую смазку, содержащую 4 мас.% порошка природного минерала серпентенита с размером частиц 2 мкм. Готовые пластины собраны в штатную пластинчатую цепь, которая отправлена на эксплуатацию.

На образцах-свидетелях определены характеристики изготовленных пластин. Коррозионная стойкость увеличена на 40%, предел прочности при растяжении составляет 860 мПа, относительное удлинение 12% и твердость 37 HRC.

Формула изобретения

1. Способ повышения долговечности и износостойкости пластин приводных пластинчатых цепей механизмов шлюзовых ворот и затворов, изготовленных заданной толщины штамповкой или плазменной резкой из проката стали ст.45 или стали ст.65Г, включающий нанесение на поверхности предварительно отшлифованных или очищенных пластин с использованием плазменного напыления слоя из стали Св-08, затем не более чем через час после плазменного напыления пластины подвергают в качестве поверхностной химико-термической обработки сульфоцианированию при температуре 570-590°С в течение 3-4 ч с последующим охлаждением пластин вместе с печью до комнатной температуры, при этом в качестве среды для сульфоцианирования используют газообразную среду, содержащую газообразные углерод, серу и азот, образованную продуктами пиролиза тиомочевины карбомида с дополнительным введением в атмосферу герметичного муфеля термической печи газообразного азота и продукта испарения серы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхности и отверстия пластин пластинчатой цепи после сульфоцианирования дополнительно подвергают поверхностной ультразвуковой обработке при частоте колебаний индентора 20-24 КГц с амплитудой колебаний 25-50 Å и с усилием прижатия индентора к обрабатываемой поверхности 50-70 Н.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхности пластин предварительно очищают пескоструйной обработкой перед нанесением плазменного напыления.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе проведения сульфоцианирования пластины пластинчатой цепи закрепляют в приспособлениях, не допускающих коробление пластин.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхности отверстия пластин дополнительно обрабатывают для повышения антифрикционных свойств пары трения триботехническим составом, в качестве которого используют консистентную влагостойкую смазку, содержащую 2-4 мас.% порошка природного минерала серпентенита с размером частиц 2-60 мкм.