Устройство для нанесения покрытий из металлических порошков

 

Сущность изобретения: устройство содержит корпус в виде двух полых крышек с кольцевыми ступенями на торцах для размещения торцев изделия, установленных с образованием полости для размещения изделия и порошка. На нижней крышке установлена газораспределительная решетка. Роликовые электроды для обкатывания внутренней поверхности изделия приводятся во вращение и перемещаются с помощью средства в виде неподвижной гайки и винта. Роликовые электроды установлены на винте с возможностью регулирования усилия прижима к изделию при перемещении и вращении винта. Полость верхней крышки выполнена с коническим расширением. 1 ил.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для нанесения покрытий из металлических порошков на внутренние поверхности преимущественно длинномерных деталей большого диаметра с целью их восстановления или упрочнения.

Целью изобретения является повышение производительности процесса нанесения покрытий.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит корпус, выполненный в виде двух полых крышек - нижней 1 и верхней 2 с кольцевыми ступенями на торцах для размещения торцев изделия, представляющего собой цилиндрическую деталь большого диаметра с упрочняемой внутренней поверхностью. Крышки 1 и 2 установлены на некотором расстоянии одна от другой для образования рабочего пространства между ними. На кольцевом выступе нижней крышки 1 установлена газораспределительная решетка 3, на которую засыпают дозу порошка и приводят его в псевдосжиженное состояние, продувая воздух через отверстие 4 в нижней крышке 1. Для получения псевдосжиженного слоя порошка газ подают с определенной скоростью. Регулирование скорости осуществляется с помощью крана 5. Постепенно открывая кран 5, наблюдают через окно 6 со светопроницаемым материалом за порошком, добиваясь приведения его в псевдоожиженное состояние. С целью предотвращения уноса порошка верхняя крышка 2 выполнена с коническим расширением, снижающим скорость воздушного потока, в результате чего частицы под собственным весом опускаются на газораспределительную решетку. Коническое расширение начинается от внутреннего диаметра кольцевой ступени крышки до диаметра, равного 1,3 внутреннего диаметра, а угол наклона конуса составляет 30-45^о.

Для выхода воздуха предусмотрено как минимум одно отверстие 7, проходное сечение которого больше, чем подводящего отверстия 4.

Средство вращения и перемещения роликовых электродов 8 включает неподвижную гайку 9 и установленный с возможностью вращения винт 10. В ступицу 11, размещенную на винте 10 на шпонке, завернуты радиальные направляющие 12, на цилиндрическую часть которых насажены вилки 13, в которых на осях 14 установлены роликовые электроды 8. Образующие роликовых электродов 8 всегда параллельны образующей изделия, для чего оси 14 роликовых электродов 8 выполнены с возможностью перемещения по пазам 15, имеющимся в ступице 11. Роликовые электроды поджимают к изделию с помощью пружин 16, усилие прижима регулируют гайками 17, наворачиваемыми на радиальные направляющие 12. Роликовые электроды 8 приводят во вращения от электродвигателя 18 через пару шестерен 19 и 20. Роликовый электрод 8 выполнен с конической передней поверхностью и калибрующей цилиндрической нижней частью. Нанесение покрытия производят при пропускании импульсного электрического тока от источника 21 тока через роликовые электроды 8, находящиеся в зазоре порошок и изделие. Нижнюю крышку 1 изолируют от изделия с помощью электроизоляционной прокладки 22.

Устройство работает следующим образом.

На нижнюю крышку 1 устанавливают изделие и внутрь него насыпают порошок требуемого состава и грануляции. Роликовые электроды в это время находятся в нижнем положении. Количество их зависит от диаметра изделия, толщины покрытия и размеров других деталей устройства (но не менее двух). Роликовые электроды изготавливают из меди или других материалов с высоким коэффициентом теплопроводности и низким электросопротивлением. Изделие закрывают крышкой 2 и включают подачу воздуха через отверстие 4, в результате чего порошок, расположенный на газораспределительной решетке 3, приходит в псевдоожиженное состояние. Включают электродвигатель 18 средства вращения и перемещения роликовых электродов 8 и источник 21 тока. При обкатывании роликовых электродов 8 по внутренней поверхности изделия они одновременно перемещаются вверх за счет взаимодействия винта 10 с неподвижной гайкой 9.

Электрический ток от источника 21 тока, проходя через винт 10, роликовые электроды 8 и зажатые между ними и изделием частицы порошка, разогревают их, обеспечивая припекание к поверхности изделия. Причем при обкатывании роликов по изделию сначала происходит взаимодействие с порошком конической поверхности роликов, в результате чего происходит закрепление частиц порошка на поверхности изделия и их предварительное уплотнение. Спекание частиц порошка с окончательным формированием свойств и размера покрытия осуществляется калибрующей цилиндрической частью роликов. При этом за счет радиального и осевого воздействия на порошок повышается качество покрытий (их плотность, прочность сцепления с основой, твердость и другие физико-механические свойства). Толщину покрытия регулируют усилием прижима роликовых электродов, их количеством по периметру изделия, а также шагом винта. Когда будет получено покрытие необходимой толщины на всей длине внутренней поверхности изделия, отключают источник 21 тока и привод вращения роликовых электродов 8. Снимают крышку 2, удаляют порошок и снимают изделие с крышки 1. Затем процесс повторяется при упрочнении следующего изделия.

Предлагаемое устройство позволяет упрочнять изделия диаметром до 500 мм и более, что затруднительно другими способами. Оно может применяться для упрочнения и восстановления деталей автомобилей БелАЗ, технологического оборудования и др. Покрытия из порошка ПГ-СР, полученные с использованием предлагаемого устройства, характеризовались следующими данными: твердость 52-55 НRСэ, относительная износостойкость 3,5 (по сравнению со сталью 45, закаленной до твердости 42-45 НRСэ), пористость 3-5%, прочность сцепления слоя с основой 210-250 МПа.

Описанное устройство повышает производительность нанесения покрытий на цилиндрические детали большого диаметра за счет непрерывности процесса обработки изделия на всю его длину, а также за счет уменьшения простоев для компенсации уносимого воздухом порошка.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ, содержащее корпус для размещения изделия и порошка, газораспределительную решетку и подрешеточную камеру с каналами подвода и отвода газа, роликовые электроды для обкатывания внутренней поверхности изделия и средство вращения и перемещения роликовых электродов, отличающееся тем, что , с целью повышения производительности процесса нанесения покрытий, корпус выполнен в виде двух полых крышек - верхней и нижней с кольцевыми ступенями на торцах для размещения торцов изделия, установленных с образованием рабочего пространства между ними, газораспределительная решетка установлена на кольцевом выступе нижней крышки, средство вращения и перемещения роликовых электродов выполнено в виде неподвижной гайки и винта, установленного с возможностью вращения, а роликовые электроды установлены на винте с возможностью регулирования усилия прижима при помощи пружины, причем полость верхней крышки выполнена с коническим расширением от внутреннего диаметра кольцевой ступени до диаметра, равного 1 ,3 внутреннего диаметра.

РИСУНКИ

Рисунок 1