Способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов из алюминиевых сплавов

Авторы патента:

Коломейченко Александр Викторович (RU)

B23P6 - Восстановление или ремонт изделий (правка или восстановление формы листовых металлов, металлических стержней, металлических труб, металлических профилей или специфических изделий, изготовленных из них B21D 1/00,B21D 3/00; восстановление дефектных или поврежденных изделий путем наплавки B22D 19/10; способы или устройства, отнесенные к одному из других подклассов, см. соответствующий подкласс)

B22D19/10 - восстановление дефектных или поврежденных изделий путем наплавки (прочими способами B23P 6/04)

Владельцы патента RU 2416489:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГОУ ВПО "Орел ГАУ" (RU)

Изобретение может быть использовано для восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов типа НШ или НШ-У. Колодец корпуса механически обрабатывают до удаления следов износа. В корпус заливают алюминиевый сплав АК9ч, нагретый до температуры 725…735°С. Пуансоном, имеющим конфигурацию внутренней поверхности корпуса, осуществляют штамповку жидкого сплава в течение 70…80 с под давлением 140 МПа. Скорость перемещения пуансона 0,2-0,3 м/с. После завершения жидкой штамповки колодцы растачивают до определенных размеров и осуществляют упрочнение микродуговым оксидированием в щелочном электролите. Обеспечивается увеличение толщины, микротвердости и износостойкости упрочненного слоя покрытия. 1 табл.

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, например для восстановления с упрочнением колодцев корпусов шестеренных насосов типа НШ или НШ-У.

В ремонтном производстве известен способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов типа НШ или НШ-У, включающий растачивание внутренних поверхностей колодцев под увеличенный размер, изготовление гильз литьем, обезжиривание поверхностей отлитых гильз и колодцев корпуса и нанесение на них эпоксидного клеевого состава, установку гильз в корпус, сушку корпуса в течение 2 ч при температуре 180…220°C и финишную механическую обработку [Новиков А.Н. Ремонт объемных гидромашин: Учебное пособие. - Орел: Орловская государственная сельскохозяйственная академия, 1995. - 72 с.].

Однако наличие клеевой прослойки между гильзами и корпусом, а также структура металла гильз не позволяют обеспечить высокую долговечность восстановленных корпусов шестеренных насосов в эксплуатации.

Известен способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов типа НШ или НШ-У, включающий обжатие, последующее упрочнение восстанавливаемого корпуса (закалкой в воде и отпуском в течение 5 часов) и их растачивание до номинального или ближайшего ремонтного размера [Надежность и ремонт машин / Под ред. В.В.Курчаткина. - М.: Колос, 2000. - 776 с., с.409…410].

Колодцы корпусов шестеренных насосов, восстановленные данным способом, обладают низкой износостойкостью.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов из алюминиевых сплавов, включающий приращение восстанавливаемой поверхности (обжатием с нагревом корпуса до температуры 510°C и завершением обжатия при температуре не ниже 440°C), растачивание восстанавливаемых колодцев корпуса до определенных размеров и упрочнение их микродуговым оксидированием (МДО) в щелочном электролите с содержанием 1 г/л едкого калия и 8 г/л жидкого стекла при плотности тока 25 А/дм² и продолжительности оксидирования 1,5 часа [Патент РФ 2236335, B23P 6/00, опубл. в БИ № 26, 2004 - прототип].

Однако при использовании данного способа обжатие корпуса насоса, имеющего стенки значительной толщины, осуществляется снаружи, при этом сами колодцы практически не деформируются. Поэтому для восстановления корпусов с большими износами будет требоваться значительное перераспределение металла, что способствует существенному снижению толщины и физико-механических свойств покрытия, сформированного МДО. Кроме этого, при обжатии таких корпусов возникают значительные внутренние напряжения, приводящие при эксплуатации насосов к растрескиванию и разрушению покрытия, сформированного МДО, из-за его высокой хрупкости.

Задачей изобретения является повышение долговечности восстановленных и упрочненных деталей.

Техническим результатом изобретения является повышение толщины упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, а также его микротвердости и износостойкости.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в известном способе восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов из алюминиевых сплавов, включающем приращение, растачивание восстанавливаемых колодцев корпуса до определенных размеров и упрочнение их микродуговым оксидированием в щелочном электролите, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ приращение восстанавливаемых колодцев корпуса осуществляют жидкой штамповкой под давлением 140 МПа в течение 70…80 с, а жидким сплавом служит литейный алюминиевый сплав АК9ч, нагретый до температуры 725…735°C.

Способ осуществляют следующим образом.

Восстановление изношенных колодцев корпуса шестеренного насоса типа НШ или НШ-У включает в себя его механическую обработку до выведения следов изнашивания на двухшпиндельном расточном станке типа 2705. Литейный алюминиевый сплав АК9ч ГОСТ 1583-93, нагретый до температуры 725…735°C, заливают в восстанавливаемый корпус, предварительно нагретый до температуры 260…270°C, и выдерживают в течение 2…3 с. Затем в колодцы корпуса опускают пуансон пресса, имеющий конфигурацию внутренней поверхности корпуса, вводят его в жидкий сплав и выдерживают под давлением 140 МПа в течение 70…80 с, в результате чего сплав вытесняется в зазор между стенками корпуса и пуансоном и компенсирует износ колодцев. Скорость перемещения пуансона находится в интервале 0,2…0,3 м/с, так как при ее увеличении происходит замешивание воздуха в расплав. После завершения жидкой штамповки пуансон пресса выводят из колодцев корпуса шестеренного насоса.

Затем колодцы корпуса шестеренного насоса растачивают до номинального или ближайшего ремонтного размера с припуском под МДО. Режимы черновой расточки: частота вращения инструмента - 950 мин^-1, глубина резания - 0,3…0,4 мм, подача - 0,6 мм/мин. Режимы чистовой расточки: частота вращения инструмента - 1500 мин^-1, глубина резания - 0,1 мм, подача - 0,25 мм/мин.

Далее осуществляют упрочнение восстанавливаемых колодцев корпуса шестеренного насоса МДО в щелочном электролите следующего состава: едкий калий - 1 г/л, жидкое стекло - 8 г/л, остальное - дистиллированная вода. Режимы обработки: плотность тока - 25 А/дм², температура электролита - 18…23°C, продолжительность оксидирования - 1,5 часа. Толщина упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО на восстановленных колодцах корпуса, составляет 120…130 мкм.

Микротвердость упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, определяли с помощью микротвердомера модели ПМТ-3М. Износостойкость оценивали по результатам сравнительных ускоренных испытаний на изнашивание. Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 23.224-86 «Обеспечение износостойкости изделий. Методы оценки износостойкости восстановленных деталей». Долговечность восстановленных колодцев корпусов шестеренных насосов оценивали по результатам сравнительных ускоренных испытаний на стенде КИ-4815М-03, который предназначен для испытания агрегатов гидроприводов сельскохозяйственной техники. Испытания проводили в соответствии с рекомендациями руководящего документа РД 70.0009.006-85 «Указания по методам ускоренных испытаний восстановленных деталей для основных марок тракторов, комбайнов и других машин».

При приращении восстанавливаемых колодцев корпуса шестеренного насоса жидкой штамповкой внедрение пуансона в жидкий алюминиевый сплав приводит к интенсивному его перемешиванию и отрыву поверхностных кристаллов, которые в дальнейшем служат готовыми зародышами при кристаллизации расплава. Повышение давления в зоне жидкого металла способствует лучшему «пропитыванию» кристаллизующихся слоев и увеличению их плотности, в том числе в переходной зоне. В результате толщина упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, а также его микротвердость и износостойкость существенно увеличиваются (таблица).

Таблица
Показатели	Прототип	Предлагаемый способ
1. Толщина упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, мкм	80…90	120…130
2. Микротвердость упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, МПа	8200	9400
3. Износостойкость, %	100	130
4. Долговечность восстановленной и упрочненной детали, %	100	120

Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов из алюминиевых сплавов позволяет в среднем на 35…60% увеличить толщину упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, а также на 15% увеличить его микротвердость и на 30% - износостойкость. В результате долговечность восстановленных и упрочненных деталей увеличивается не менее чем на 20%.

Способ восстановления колодцев корпусов шестеренных насосов из алюминиевых сплавов, включающий приращение, растачивание восстанавливаемых колодцев корпуса до определенных размеров и упрочнение их микродуговым оксидированием в щелочном электролите, отличающийся тем, что приращение восстанавливаемых упомянутых колодцев корпуса осуществляют жидкой штамповкой в течение 70…80 с под давлением 140 МПа жидкого сплава, в качестве которого используют литейный алюминиевый сплав АК9ч, нагретый до температуры 725…735°С.

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к термической обработке литых стальных деталей, а именно деталей автосцепки, применяемой для автоматического сцепления железнодорожного подвижного состава.

Способ ремонта поврежденных участков внешней обшивки самолета // 2414546

Изобретение относится к способам ремонта поврежденных участков внешней обшивки самолета с гальваническим алюминиевым покрытием. .

Способ получения износостойкой рабочей поверхности деталей почвообрабатывающих машин // 2414337

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к способам нанесения износостойких покрытий на поверхности деталей почвообрабатывающих машин с использованием сварки плавлением.

Способ восстановления плужных лемехов // 2413601

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и ремонта машин, а именно к способам изготовления, восстановления и упрочнения носовой части лемехов плугов сельскохозяйственной почвообрабатывающей техники.

Способ восстановления пружин // 2413009

Изобретение относится к области термомеханической обработки. .

Способ восстановления плужных лемехов // 2412793

Изобретение относится к области ремонта машин, в частности к возобновлению утраченного ресурса плужных лемехов, работающих в условиях интенсивного изнашивания. .

Способ восстановления пружин // 2410445

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к восстановлению упругих свойств пружин. .

Способ изготовления полой лопатки, вершина которой имеет форму ванночки, а также способ ремонта такой лопатки // 2410226

Изобретение относится к способу изготовления полой лопатки, вершина которой имеет форму ванночки, способу ремонта такой лопатки, а также к лопатке, изготовленной одним из этих способов.

Способ восстановления колес транспортного средства // 2410225

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте колес транспортных средств. .

Способ изготовления и ремонта травильных ванн непрерывных травильных агрегатов // 2409459

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к ремонту непрерывных травильных агрегатов цехов холодной прокатки стальных полос. .

Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов // 2385211

Изобретение относится к технологии ремонтного производства, в частности, к технологии восстановления шеек стальных коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.

Способ получения разнородного покрытия с антифрикционными свойствами // 2385210

Изобретение относится к способам восстановления и упрочнения деталей машин с введением добавочного металла применением электромеханических процессов и получения износостойкого, разнородного покрытия с антифрикционными свойствами, и может быть использовано в ремонтном производстве и машиностроении.

Устройство для восстановления деталей электрошлаковой наплавкой // 2368476

Изобретение относится к устройству для восстановления деталей электрошлаковой наплавкой, имеющих большой износ, например бил молотковых мельниц или коронок зубьев ковшей экскаватора.

Способ восстановления изношенных поверхностей деталей машин // 2352444

Изобретение относится к способам восстановления изношенных поверхностей деталей машин цилиндрической формы. .

Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой // 2350449

Изобретение относится к восстановлению деталей с большим износом электрошлаковым способом, например бил молотковых мельниц, коронок рыхлителей и др. .

Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой // 2348497

Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей электрошлаковой наплавкой, например, бил молотковых мельниц, зубьев ковшей экскаваторов и др. .

Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой // 2346796

Изобретение относится к восстановлению деталей с большим износом электрошлаковым способом, например бил молотковых мельниц, зубьев ковшей экскаваторов и др. .

Способ ремонта лопаток газовых турбин из никелевых и кобальтовых сплавов // 2346075

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при ремонте деталей горячего тракта газовой турбины: сегментов соплового аппарата, сопловых и рабочих лопаток авиационных, корабельных и энергетических газотурбинных двигателей.

Способ электрошлаковой наплавки зернистым присадочным материалом // 2336971

Изобретение относится к электрошлаковой наплавке (ЭШН) зернистым присадочным материалом и может быть использовано для получения литых, биметаллических и восстановления изношенных деталей.

Способ электрошлаковой наплавки жидким металлом композитных валков и устройства для его осуществления // 2286229

Изобретение относится к области литейного производства, а более конкретно к способам и устройствам для электрошлаковой наплавки жидким металлом композитных валков, и может быть использовано при производстве и ремонте валков разных типоразмеров, роликов, рольгангов и т.п.

Ролик для поддерживания и транспортирования горячего материала, имеющий наплавленный посредством сварки материал, присадочный сварочный материал, а также сварочная проволока для проведения наплавки сваркой // 2499654

Изобретение относится к области металлургии, а именно к ролику для поддержки и транспортировки горячего материала, в частности полученной непрерывной разливкой стальной заготовки на рольганге или в установке непрерывной разливки. Ролик содержит корпус, состоящий из оболочки ролика из основного материала из стали, содержащей до 0,45 мас.% углерода, и изнашиваемого слоя, нанесенного на основной материал однопроходной наплавкой с использованием присадочного сварочного материала. Изнашиваемый слой, по меньшей мере в наружной, включающей поверхность оболочки ролика области, имеет следующий состав, мас.%: от 12,5 до 14,0 Сr, от 0,10 до 0,18 Nb, от 3,4 до 4,5 Ni, от 0,6 до 1,0 Мо, 0,12 N, 0,7 Si, от 0,6 до 1,2 Мn, от 0,06 до 0,14 С, не более 0,025 S, не более 0,025 Р, остальное Fe и примеси. Диапазон разброса значений содержания каждого легирующего элемента составляет ±5%. Увеличивается срок службы изнашиваемого слоя и, как следствие, ролика, повышается износоустойчивость при снижении затрат на наплавку. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.