Способ индукционно-металлургического восстановления изношенных поверхностей стальных деталей



Способ индукционно-металлургического восстановления изношенных поверхностей стальных деталей
Способ индукционно-металлургического восстановления изношенных поверхностей стальных деталей

 


Владельцы патента RU 2401188:

Мамыкина Анна Юрьевна (RU)
Зайченко Юрий Александрович (RU)
Косаревский Владимир Валерьевич (RU)

Изобретение относится к технологии восстановления или упрочнения механизированной наплавкой изношенных поверхностей стальных тяжелонагруженных деталей, преимущественно, пассажирских и грузовых вагонов железнодорожного подвижного состава. В процессе наплавки деталь перемещают относительно индуктора, а индуктирующий провод индуктора располагают по дуге окружности, обращенной выпуклостью в сторону перемещения детали, радиус которой составляет 0,5-2,5 ширины наплавляемой поверхности, а поперечное сечение индуктирующего провода индуктора выполняют в виде обращенной узкой частью к наплавляемой поверхности капли, ось симметрии которой наклоняют к упомянутой поверхности под углом 25-115°. Изобретение позволяет упрочнять и восстанавливать изношенные детали, а также повышать производительность, качество и кпд наплавки при снижении удельных энергозатрат и срок службы за счет увеличения усталостной прочности наплавленных деталей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к технологии восстановления или упрочнения механизированной электродуговой наплавкой изношенных поверхностей стальных тяжелонагруженных деталей, преимущественно, пассажирских и грузовых вагонов железнодорожного подвижного состава.

Известен способ восстановления деталей, при котором на изношенную часть детали устанавливают и закрепляют сваркой предварительно сформированную оболочку, внешнюю часть которой формируют по конфигурации неизношенной части детали, а внутреннюю поверхность по конфигурации подготовленной к наплавке изношенной части детали, при этом для повышения качества и упрощения технологии оболочку выполняют составной и разной формы в зависимости от формы детали (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №789253, кл. В23К 9/04, опубл. 1979).

Однако применение такого способа требует больших трудозатрат по подготовке сформированной оболочки, при этом значительно усложняется технология восстановления наплавкой, а в ряде случаев способ практически не удается применить, особенно при восстановлении неравномерного износа на больших площадях по сечению и периметру.

Известен также способ наплавки деталей, используемый для восстановления режущих инструментов, при котором используют формирующее устройство большой теплопроводности в виде съемного медного водоохлаждаемого шаблона-кристаллизатора с внутренним отверстием, имеющим конфигурацию рабочей части наплавленного изделия (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1776511, кл. В23К 9/04, опубл. 1992).

Недостатком известного способа является то, что он практически не предназначен для наплавки поверхностей больших размеров с неравномерным износом.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ индукционно-металлургического восстановления изношенных поверхностей стальных деталей, включающий наплавку путем размещения на изношенной поверхности детали шихты, расплавляемой за счет тепла, выделяемого индуктирующим проводом индуктора (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1540984, кл. В23К 13/00, опубл. 07.02.1990).

К недостаткам данного способа относится высокая трудоемкость восстановления изношенной поверхности деталей, связанная с необходимостью осуществления механической обработки как необработанной, так и обработанной поверхности.

Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата, который выражается в повышении производительности, качества и кпд наплавки при снижении удельных энергозатрат, а также в повышении срока службы за счет увеличения усталостной прочности наплавленных деталей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе индукционно-металлургического восстановления изношенных поверхностей стальных деталей, включающем наплавку путем размещения на изношенной поверхности детали шихты, расплавляемой за счет тепла, выделяемого индуктирующим проводом индуктора, в процессе наплавки деталь перемещают относительно индуктора, а индуктирующий провод индуктора располагают по дуге окружности, обращенной выпуклостью в сторону перемещения детали, радиус которой составляет 0,5-2,5 ширины наплавляемой поверхности, а поперечное сечение индуктора выполняют в виде обращенной узкой частью к наплавляемой поверхности капли, ось симметрии которой наклоняют к упомянутой поверхности под углом 25-115°.

Кроме этого, ось симметрии поперечного сечения индуктирующего провода индуктора наклоняют к наплавляемой поверхности под углом 45°, при этом индуктирующий провод индуктора располагают по дуге окружности, радиус которой равен ширине наплавляемой поверхности детали.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники.

Предложенный способ является промышленно применимым существующими техническими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. он явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.

Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.

На фиг.1 показана принципиальная схема наплавки детали при осуществлении данного способа, вид сбоку, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Предложенный способ заключается в том, что на изношенную наплавляемую поверхность детали 1, закрепленной в приспособлении 2, предварительно наносят порошковую шихту 3, подводят к индуктирующему проводу индуктора 4 поверхность наплавляемой детали, оставляя между ними определенный зазор "в", и далее, по мере расплавления порошковой шихты 3, перемещают деталь 1 с приспособлением 2 относительно индуктирующего провода индуктора 4 с постоянным зазором "в".

Сечение индуктирующего провода индуктора 4 выполняют в виде обращенной узкой частью к наплавляемой поверхности капли. Ось симметрии каплевидного сечения наклоняют к наплавляемой поверхности под углом 25-115°. Благодаря этому удается направить основной поток магнитных силовых линий относительно наплавляемой поверхности. Концентрирование электромагнитной энергии под определенным углом к наплавляемой поверхности и по дуге с определенным радиусом способствует формированию ванны интенсивно перемешивающегося расплавленного металла. Проведенные сравнительные испытания показали, что наиболее оптимальным является угол наклона оси симметрии сечения индуктирующего провода индуктора в 45°.

Индуктирующий провод индуктора 4 располагают по дуге, обращенной выпуклостью в сторону перемещения детали. Радиус дуги выбирают в пределах 0,5-2,5 ширины наплавляемой поверхности, при этом наиболее оптимальным является радиус дуги, равный ширине наплавляемой поверхности.

В сравнительной таблице приводятся экспериментальные данные по наплавке с использованием параметров, отраженных в формуле изобретения.

Анализ акта испытаний позволяет сделать вывод о наличии качественного скачка при использовании принятых величин.

Концентрирование электромагнитной энергии под определенным углом к наплавляемой поверхности детали обеспечивает в процессе наплавки интенсивное перемешивание расплавленной шихты, а концентрирование ее по дуге с определенным радиусом способствует формированию ванны интенсивно перемешивающегося расплавленного металла. В результате этого резко снижаются энергозатраты при одновременном увеличении скорости и производительности наплавки.

Предложенный способ восстановления может быть применен как для упрочнения изношенных поверхностей стальных деталей, так и для их восстановления.

Таблица №1
Угол атаки α, град Радиус дуги R, мм Время наплавки С, мин Расходуемая мощность N, кВт
5 0,5 В 10,5 95
15 1,0 В 10,2 96
15 2,5 В 11,1 98
25 0,5 В 6,1 60
25 1,0 В 5,8 62
25 2,5 В 7,4 64
45 0,5 В 4,8 49
45 1,0 В 4,6 49
45 2.5 В 5,4 53
70 0,5 В 5,7 51
70 1,0 В 5,5 60
70 2,5 В 6,2 64
90 0,5 В 7,5 68
90 1,0 В 7.3 65
90 2,5 В 7,8 71
110 0,5 В 5,7 62
110 0,9 В 5,7 61
110 2,5 В 6,5 68
135 0,5 В 5,1 50
135 1,0 В 4,9 52
135 2,5 В 5,5 55
155 0,5 В 6,2 62
155 1,0 В 6,0 64
155 2,5 В 7,3 65
170 0,5 В 10,8 99
170 1,0 В 9,7 90
170 2,5 В 10,9 100
Примечание: В - ширина наплавляемой детали, мм:

1. Способ индукционно-металлургического восстановления изношенных поверхностей стальных деталей, включающий наплавку путем размещения на изношенной поверхности детали шихты, расплавляемой за счет тепла, выделяемого индуктирующим проводом индуктора, отличающийся тем, что в процессе наплавки деталь перемещают относительно индуктора, а индуктирующий провод индуктора располагают по дуге окружности, обращенной выпуклостью в сторону перемещения детали, радиус которой составляет 0,5-2,5 ширины наплавляемой поверхности, а поперечное сечение индуктирующего провода индуктора выполняют в виде обращенной узкой частью к наплавляемой поверхности капли, ось симметрии которой наклоняют к упомянутой поверхности под углом 25-115°.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ось симметрии поперечного сечения индуктирующего провода индуктора наклоняют к наплавляемой поверхности под углом 45°.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что индуктирующий провод индуктора располагают по дуге окружности, радиус которой равен ширине наплавляемой поверхности детали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроительной отрасли и может быть использовано для ремонта сваркой деталей из серого чугуна, в частности станин станков, суппортодержателей и проч., имеющих хрупкое разрушение.

Изобретение относится к способу ремонта стальных конструкций сваркой, в частности может быть использовано при ремонте остовов тяговых электродвигателей локомотивов, преимущественно работающих в условиях вибрационного нагружения.

Изобретение относится к восстановлению отверстий корпусных деталей под подшипники качения и может быть использовано на предприятиях при ремонте картеров агрегатов трансмиссии автомобильной и гусеничной техники.
Изобретение относится к области ремонта деталей машин и агрегатов и может быть использовано на ремонтно-технических предприятиях, машинно-технологических станциях, в мастерских хозяйств.
Изобретение относится к восстановлению физико-механических свойств металла корпусов энергетических реакторов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для ремонта, восстановления геометрии изношенных металлических деталей, повышения качества поверхностного слоя и его износостойкости.

Изобретение относится к ремонту изделий, в частности к восстановлению изношенных и аварийных постелей разъемных корпусов подшипников скольжения. .

Изобретение относится к технологии ремонта железнодорожного подвижного состава и может быть использовано на ремонтных предприятиях для восстановительного ремонта опорных поверхностей несущих деталей тележек грузовых вагонов.

Изобретение относится к технологии ремонта железнодорожного подвижного состава и может быть использовано на ремонтных предприятиях для восстановительного ремонта опорных поверхностей несущих деталей тележек грузовых вагонов.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к ремонту и восстановлению кавитационно-эрозионных разрушений лопастей в зоне «чашечки» лопастей рабочих колес радиально-осевых гидротурбин.

Изобретение относится к способу ремонта стальных конструкций сваркой, в частности может быть использовано при ремонте остовов тяговых электродвигателей локомотивов, преимущественно работающих в условиях вибрационного нагружения.

Изобретение относится к сварке и наплавке, в частности к способам износостойкой наплавки для нанесения защитных покрытий на изделия из титана и титановых сплавов, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания и ударных нагрузок.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке покрытий никель-алюминий с эффектом памяти формы, и может быть использовано в металлургии, машиностроении и медицине.
Изобретение относится к способам обработки рельсов, а именно к способу получения рельсов с антифрикционной наплавкой для сортировочных горок, и может быть использовано на железнодорожном транспорте.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано в машиностроении, судостроении, химическом машиностроении и в других отраслях промышленности при изготовлении узлов и конструкций из стали с наплавленным рабочим слоем из медного сплава, предназначенным для обеспечения их коррозионной стойкости, антифрикционных свойств, электропроводности и др.
Изобретение относится к способу восстановления и упрочнения изношенных стальных деталей и направлено на восстановление ресурса деталей и повышение эффективности и надежности их последующей эксплуатации и может быть использовано в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к технологии восстановления или упрочнения механизированной электродуговой наплавкой изношенных поверхностей железнодорожного рельсового пути без его снятия с полотна.

Изобретение относится к изготовлению и ремонту деталей машин, а именно к устройствам автоматической аргонодуговой наплавки поверхности деталей, и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей цилиндрических деталей, а также для придания поверхности детали особых физико-механических свойств при их изготовлении.

Изобретение относится к устройству механизированной плазменной наплавки деталей типа «Вал» и может найти применение при ремонте валов и других деталей. .

Изобретение относится к области ремонта машин и сварочному производству, а именно к способам восстановления и упрочнения лемехов плугов сельскохозяйственных машин.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам восстановления наплавкой поверхностей деталей в виде тел вращения, а также плоских поверхностей, в том числе автомобильных деталей из легированных сталей с высоким содержанием углерода
Наверх