Способ оплавления поверхности детали

 

Использование: электронно-лучевое оплавление поверхностей деталей в вакууме. Сущность изобретения: выполняют оплавление поверхности детали, при котором сфокусированный электронный луч с высокой скоростью перемещают в вакууме по поверхности детали с односторонним прерывистым формированием зон оплавления за счет колебания электронного луча поперек направления перемещения детали (пушки). При этом мощность электронного луча устанавливают исходя из соотношения Р А ip В f (Вт), где Р - мощность луча, Вт; f-частота колебаний электронного луча, 1 /с, определяемая как Vx(1 /с), где Vx - скорость перемещения детали (пушки), мм/с; В - ширина оплавляемой поверхности , мм; ty- коэффициент, отражающий теплофизические характеристики материала детали, if) - См ТПл + ил, где См - удельная теплоемкость, кал/г-град; ТПл - температура плавления, град; L™ скрытая теплота плавления , кал/г; А - коэффициент пропорциональности , равный 1,8-1,9- . Вт т-с кал мм.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я В 23 К 15/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4879330/08 (22) 15.08.90 (46) 07.03.93. Бюл. f4 9 (71) Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства

P2) А.В.Герасименко, Ю.Н,Шляев, Н.H.Åârрафов, H.ÑËîðûâêèíà и А.В.Юшкин (56) 1. Патент ГДР hh 211983, кл. В 23 К 15/00, 1984.

2. Шиллер 3. и др. Электронно-лучевая технология, — M. Машиностроение, 1980. С.430-434. (54) СПОСОБ ОПЛАВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ (57) Использование: электронно-лучевое оплавление поверхностей деталей в вакууме.

Сущность изобретения: выполняют оплавление поверхности детали, при котором сфокусированный электронный луч с высокой скоростью перемещают в вакууме по

Изобретение относится к способам электронно-лучевой обработки, а именно к электронно-лучевому оплавлению поверхности деталей в вакууме, и может быть использовано в машиностроении.

Цель изобретения — увеличение чистоты поверхности детали.

Поставленная цель достигается тем, что по способу оплавления поверхности деталей, сфокусированный электронный луч с высокой скоростью перемещают в вакууме по поверхности детали, мощность электронного луча при этом устанавливают исходя из соотношения

P-А g в f,(âT), „„ Д2„„1799703 А1 поверхности детали с односторонним прерывистым формированием эон оплавления за счет колебания электронного луча поперек направления перемещения детали (пушки). При этом мощность электронного луча устанавливают исходя иэ соотношения P = А ф 8 ° f (Âò). где P — мощность луча, Вт; f — частота колебаний электронного луча, 1/с, определяемая как f -3 1/х(1/с). где

Чх — скорость перемещения детали (пушки), мм/с;  — ширина оплавляемой поверхности, мм; ф- коэффициент, отражающий теплофизические характеристики материала детали, ф = См Тпд + Ьщ где С вЂ” удельная теплоемкость, кал/г-град; Tgg — температура плавления, град; 4 л — скрытая теплота плав- Я ления, кал/г; А — коэффициент пропорциональности, равный 1,8 — 1,9. 10, Вт.г с.кал мм . ююй 4

I О где Р— мощность луча, Вт; О . f частота колебаний электронного луча, 1/с, определяемая как f = 3Vx(1/с), где

Ч вЂ” скорость перемещения детали (пушки), мм/с; Сд

 — ширина оплавляемой поверхности, мм; ф — коэффициент, отражающий теплофизические характеристики материала детали; ф = См Тпл+ 1 пл, где С вЂ” удельная теплоемкость, кал/г град; Tea — температура плавления, град; Lnn — скрытая теплота плавления, кал/г;

А — коэффициент пропорциональности, равный (1,8 — 1,9) 10, Вт. г. с .кал 1мм1.

1799703

На чертеже схематически показано осуществление способа.

Электронный луч с неизменными параметрами ускоряющего напряжения UycK u тока фокусирующей линзы направляют перпендикулярно относительного перемещения изделия, при этом перемещение луча Чл создается путем подачи в отклоняющую систему пилообразных колебаний от генератора, Для обеспечения высокого качества тонкослойного оплавления поверхности мощность электронного луча устанавливают в зависимости от частоты колебаний луча, скорости перемещения изделия и теплофизических характеристик оплавляемого материала исходя из вышеприведенного соотношения.

Установленное экспериментально соотношение включает в себя параметры луча и физические характеристики материала, которые в условиях высокоскоростного перемещения электронного луча (=. 1 м/с) определяют введение необходимого количества энергии электронного луча для обеспечения оплавления материала на глубину

5-20 мк, Превышение значения мощности луча, . определенного из вышеприведенного соотношения, приводит к образованию огрубления оплавленной поверхности, а меньшие значения мощности луча — к образованию неоплавленных участков (см. таблицу).

В ходе эксперимента было установлено устойчивое качественное оплавление тонкого слоя (порядка 5-20 мк). выполненное при значении мощности луча, определенной из вышеприведенного соотношения.

Пример. По предложенному способу проводили оплавление поверхностей плоских деталей из титанового сплава ВТбч, алюминиевого сплава 1201, стали

30ХГСН2МФА. Оплавление производили на установке ЭЛУ 5М. Управление отклонением электронного луча осуществляли по программе генератора сигналов специальной формы. Ускоряющее напряжение составляло 60 кВ, ток фокусировки 75 мА при рабочем расстоянии 110 — 120 мм, скорость перемещения изделия (продольного) 20 мм/с, частота колебаний луча 60.Гц. Мощность электронного луча определяли исходя из вышеприведенного соотношения. Результаты определения чистоты поверхности показали (см. таблицу), что оплавленная поверхность имеет шероховатость Ra = 0,53-0,72 мкм.

Использование изобретения обеспечивает следующие преимущества по сравнению с прототипом; а) повышение класса чистоты поверхности детали; б) увеличение срока службы детали до

15 о в) снижение себестоимости изготовления детали.

Формула изобретения

20 Способ оплавления поверхности детали, при котором электронный луч с высокой скоростью перемещают в вакууме по поверхности детали, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты поверхно25 сти детали, электронной пушке сообщают пилообразные колебания поперек направления обработки, а ток сварки включают при перемещении луча в одном направлении, при этом мощность луча устанавливают в

30 соответствии с соотношением

Р=А g В 1(Вт), где P — мощность луча, Вт;

f — частота колебаний электронного луча, 1/с, определяемая как f = 3VQ1/с), где

35 Чх — скорость перемещения детали (пушки), мм/с;

 — ширина оплэвляемой поверхности, мм; ф- коэффициент, отражающий тепло40 физические характеристики материала детали; ф- См Тпл + Ь д, где См — удельная теплоемкость, кал/r ; Тл — температура плавления, град.; 4щ — скрытая теплота плавления, кэл/г;

45 А — коэффициент пропорциональности, равный1Я-1,9 10 (Вт r с кал мм ).

1799703

Составитель Н, Евграфов

Редактор С. Кулакова Техред M.Mîðãåêòàë Корректор Н. Гунько

Заказ 1128 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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