Способ получения неразъемного соединения охватываемой и охватывающей металлических деталей

 

Изобретение относится к машиностроению . Цель изобретения - повышение качестза соединения путем увеличения натяга в соединении и исключения трещинообразования. На наружную поверхность охватывающей детали наносят слой металла с температурой плавления ниже температуры плавления материала этой детали. После сборки деталей нагревают охватывающую деталь с нанесенным слоем до температуры пластической деформации материала охватывающей детали « оплавления нанесенного слоя. Затем производят охлаждение 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 23 Р 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4499721/27 (22) 27.10.88 (46).15.05.91. Бюл. hk 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт химического и нефтяного машиностроения (72) В.П,Нечаев, В.И.Ахматов и А.А.Кононов (53) 621.757(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬВ 1329050, кл. В 23 P 11/02, 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРАЗЪЕМНОГО

СОЕДИНЕНИЯ ОХВАТЫВАЕМОЙ И ОХВАТЬ|ВАЮЩЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относи1 ся к получению нераэъемных соединений охвагываемой и охватывающей металлических деталей и может быть широко использовано в различных областях техники, где требуется обеспечить неразъемное соединение де алей типа вал-втулка.

Цель изобретения — повышение качества соединения путем увеличения натяга в соединении и исключение трещинообразоеания.

На фиг. 1 схематично изображено соединение деталей до обжатия; на фиг. 2— контейнер с соединением деталей; на фиг, 3- соединение деталей по скользящей посадке; на фиг. 4 — соединение деталей с обмазкой, установленной в индукторе; на фиг. 5 — соединение деталей с оплавленным слоем.

Сущность изобретения заключается в следующем. На наружной поверхности охватывающей детали в месте соединения производят нанесение слоя металла, имею. Ж „1648716 А1 (57) Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения — повышение качества соединения путем увеличения натяга в соединении и исключения трещинообразования. На наружную поверхность охватывающей детали наносят слой металла с температурой плавления ниже температуры плавления материала этой детали. После сборки деталей нагревают охватывающую деталь с нанесенным слоем до температуры пластической деформации материала охватывающей детали и (плавления нанесенного слоя. Затем производят охлаждение.

4 з.п. ф-лы, 5 ил, щего температуру пллвления ниже температуры плавления материала охватывающей детали, Нанесение слоя металла может быть осуществлено любым известным способом, например газопламенным, причем оно может быть осуществлено как до, так и после,о сборки соединения, Обжатие охватывающей Фь детали производят путем ее нагрева вместе с QO нанесенным слоем до температуры пластиче- 4 ской деформации материала охватывающей в детали и оплавления нанесенного слоя. Для О предотвращения стекания оплавленного металла нанесенного слоя охватывающая деталь с нанесенным слоем должна быть в заформована в сыпучую огнеупорную среду. например кварцевий песок, помес(енный в огнеупорном контейнере, либо нанесенный слой и прилегающие K нему участки поверхности охватывающей детали должны бить покрыты огнеупорной обмаэкой. После нагрева охватывающей детали до температуры ее пластической деформации и оплавления нанесенного слоя, производят охлаждение соединения до температуры окружающей среды. В процессе охлаждения происходит кристаллизация оплавленного слоя металла и его усадка с возникновением стягивающих напряжений, которые, воздействуя на участки нагретой до температуры пластической деформации охватывающей детали, . расположенные под нанесенным слоем, производят их сжатие без какого-либо трещинообразования. При этом происходит не только выборка зазора между соединяемыми деталями, но и образование напряженного состояния в соединении, вследствие чего оно становится неразьемным. Эффективность полученного напряженного состояния в немалой степени будет зависеть от того, насколько велика разница в коэффициентах линейного расширения материалов напыленного слоя и охватывающей детали.

Пример. Соединяют стальной фланец с чугунным корпусом цилиндра ДВС для судовых двигателей, имеющего диаметр фланца 260, диаметр отверстия цилиндра 200 и длину 550 мм. Цилиндр изготовляется состав- ным из двух частей: гильзы цилиндра из чугуна СЧ25 и его фланца из ст, 25, скрепленных между собой неразьемным соединением, которое выполняется следующим образом.

Гильза 1 цилиндра (фиг, 1), полученная отливкой, разделывается механической обработкой в месте сопряжений с фланцем под соединение "в замок" (обратный конус) конусностью 23 — 25 на длине 100 — 165 мм. Заготовка фланца 2, полученная отливкой или штамповкой из стали, также разделывается механической обработкой в месте сопряжения с гильзой цилиндра под ответное соединение "в замок", На наружную боковую поверхность фланца наносится, например, газопламенным напылением слой металлического порошка из самофлюсующего сплава на основе никеля марки ПРН 77Х15СЗР2 толщиной 0,5 — 1,0 на длине 100 мм. Затем собранное соединение помещается в контейнер 4 (фиг, 2) из жаропрочного материала и заформовывается сыпучей огнеупорной средой 5, например кварцевым песком, который для исключения пустот виброуплотняют.

Контейнер загружают в печь (не показано) и подвергают нагреву до температуры

1100 С. При нагреве происходит оплавление напыленного металлического порошка (при 1=1050ÎÑ), причем расплав удерживается от стекания сыпучей огнеупорной средой, При охлаждении контейнера с заготовкой происходит кристаллизация металла расплавленного слоя порошка и его усадка, благодаря чему стенки фланца 2 в месте его разделки под соединение в замок пластически деформируются в нагретом со5

55 стоянии до полного прилегания его внутренней поверхности разделки к наружной ответной поверхности разделки гильзы цилиндра, После охлаждения до температуры окружающей среды полученную заготовку извлекают из контейнера и подвергают окончательной механической обработке. Следует отметить, что в случае необходимости наружный оплавленный слой из материала порошка может быть полностью снят без какого-либо ухудшения качества полученного соединения, поскольку соединение формируется в процессе кристаллизации оплавленного слоя. Важно подчеркнуть, что благодаря деформации стенок фланца в нагретом состоянии исключается возможность трещинообразования как в стенках фланца, так и в стенках цилиндра, а полученный таким образом составной цилиндр обладает значительно более высокими эксплуатационными показателями, так как стальной фланец в отличие от чугуна не склонен к трещинообразованию.

Возможен и другой вариант способа получения неразьемного соединения на деталях типа вал-втулка. Рассмотрим изготовление биметаллического пальца длиной 60 и диаметром 20 мм для соединения поршня с шатуном судового двигателя внутреннего сгорания.

Основа пальца изготавливается иэ стали 45 в виде стержня б (фиг. 3 — 6) длиной 60 и диаметром 16 мм, а сопряженная с ним втулка 7 изготавливается из стали 40Х длиной

60, наружным диаметром 20 и внутренним диаметром 16 мм. Сопряжение указанных деталей соединения может быть осуществлено по любой из посадок, в данном случае по скользящей посадке (из-за удобства сборки).

После сборки соединения на наружную поверхность втулки наносится слой огнеупорной обмазки 8 толщиной 1,5 мм, представляющей собой суспензию из этилсиликата (40%), изопропилового спирта (10%), ацетона (6%), воды (4%), соляной кислоты (0,25%) и пылевидного кварца (остальное).

Собранное соединение с высушенным огнеупорным слоем помещается в индуктор

9, которым производится оплавление наружного слоя втулки 7 на глубину 0,5- f,0 мм на двух концевых участках 10длиной по 10мм каждый. Желательно нагрев индуктором

9 производить в 2 этапа: прогрев втулки до пластичного состояния материала втулки. 7 по всей толщине ее стенки на участке последующего оплавления поверхностного слоя, а затем повышением частоты индуктора 9 производить оплавление только поверхностного слоя. Благодаря этому осуществляется более плотный охват втулкой 7 стержня

1648716

6. В случае использования тонкостенной втулки возможно производить ее нагрев в один этап — до оплавления наружного слоя на требуемую глубину, на практике составляющую 15-20 от толщины стенки. При оплавлении наружного слоя втулки 7 стекаwe расплава металла предотвращается огнеупорной обмазкой 8. Последовательным перемещением индуктора 9 вдоль соединения можно обеспечить либо полное оплавление наружного слоя втулки 7 по всей ее длине, либо оплавление слоя только на отдельных участках 10 (в данном случае на двух концевых участках). После остывания соединения обмазка легко удаляется скалыванием.

К достоинствам предлагаемого способа следует отнести не только высокое качество и надежность получаемого соединения, но и простоту его осуществления, не требующую такого достаточно дорогого и энергоемкого оборудования, как прессы.

Формула изобретения

1. Способ получения неразъемного соединения охватываемой и охватывающей Металлических деталей, заключающийся в сборке соединения и последующем обжатии охватывающей детали в месте ее соединения с охватываемой путем нагрева охватывающей детали и ее последующего охлаждения, отличающийся тем, что,с целью повышения качества соединения пуВ тем увеличения натяга в соединении и исключения трещинообразования, перед обжатием охватывающей детали на ее наружной поверхности в месте соединения произво5 дят нанесение слоя металла, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления материала охватывающей детали, а нагрев охватывающей детали с нанесенным слоем производят до температуры

10 пластической деформации материала охватывающей детали и оплавления нанесенного слоя.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что нанесение слоя металла произво15 дят газопламенным напылением металлического порошка.

3. Способ по пп. 1 и 2,отл ича ющийс я тем, что,с целью предотвращения стекания расплава и улучшения равномерности

20 нагрева соединения, собранные детали перед нагревом заформовываат в сыпучую огнеупорную среду, которую уплотняют, например, вибрацией.

4. Способ по и. 1, отличающийся

25 тем, что на сопрягаемых поверхностях соединяемых деталей предварительно наносят рельеф.

5. Способ по пп. 1 и 2, отл ича ю щи йс я тем, что, с целью предотвращения стека30 ния расплава, поверхность охватывающей детали с нанесенным слоем покрывают огнеупорной обмазкой.

Составитель Н.Ефремова

Редактор Ю.Середа Техред M.MopreHrast Корректор А.Осауленко

Заказ 1487 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101