Способ восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов
Владельцы патента RU 2482949:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО Орел ГАУ) (RU)
Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей, например, может быть использовано для восстановления с упрочнением наружных и внутренних цилиндрических, плоских и сложнопрофильных поверхностей деталей из алюминиевых сплавов. Способ включает приращение восстанавливаемой поверхности, механическую обработку и упрочнение этой поверхности микродуговым оксидированием в щелочном электролите, при этом приращение восстанавливаемой поверхности осуществляют электроискровой наплавкой электродом из деформируемого алюминиевого сплава АМг2 диаметром 5-6 мм при частоте вибрации электрода 275 Гц, длительности импульса 2,5 мс, рабочем токе 3,6 А и напряжении 96 В, а микродуговое оксидирование ведут в электролите, содержащем 2,2-2,5 г/л едкого калия и 9 г/л жидкого стекла при плотности тока 16-17 А/дм2 в течение 110 мин. Использование предлагаемого способа позволяет в среднем на 40…55% 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%. 1 табл.
Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей, например, может быть использовано для восстановления с упрочнением наружных и внутренних цилиндрических, плоских и сложнопрофильных поверхностей деталей из алюминиевых сплавов.
В ремонтном производстве известен способ восстановления деталей с использованием наплавки намораживанием. Он включает в себя предварительную подготовку восстанавливаемой поверхности детали, нанесение на нее слоя флюса, наплавку намораживанием в кокиле с расплавом литейного алюминиевого сплава температурой 685±10°С и механическую обработку до номинального размера [Авторское свидетельство СССР 1294470, B22D 19/10, 27/08, опубл. в Б.И. №9, 1987].
Однако данным способом наиболее целесообразно восстанавливать плоские поверхности деталей. Кроме этого детали, восстановленные данным способом, обладают низкой износостойкостью.
Известен способ восстановления изношенных цилиндрических деталей наплавкой под слоем флюса с одновременной обработкой наплавляемой поверхности и удалением шлаковой корки двумя накатными роликами, расположенными с диаметрально противоположных сторон обрабатываемой детали, при этом накатные ролики смещают относительно друг друга на шаг наплавки и принудительно вращают с частотой 120…2400 мин-1 [Патент РФ 2186668, В23Р 6/00, B22D 19/10, В23К 9/04, опубл. в Б.И. №22, 2002].
Однако данный способ не позволяет восстанавливать цилиндрические поверхности деталей небольшого диаметра из-за их значительного нагрева, а также приводит к снижению усталостной прочности деталей.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающий приращение (наплавку в среде защитных газов) восстанавливаемой поверхности, механическую обработку и упрочнение этой поверхности микродуговым оксидированием (МДО) в щелочном электролите с содержанием 1 г/л едкого калия и 6 г/л жидкого стекла при плотности тока 15 А/дм2 и продолжительности оксидирования 120 мин [Патент РФ 2119420, В23Р 6/00, опубл. в Б.И. №27, 1998 - прототип].
Однако при восстановлении деталей данным способом имеет место перегрев восстанавливаемой поверхности при ее приращении, который приводит к изменению структуры и свойств материала детали и, как следствие, снижению толщины и физико-механических свойств покрытия, сформированного МДО.
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 изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающем приращение восстанавливаемой поверхности, механическую обработку и упрочнение этой поверхности микродуговым оксидированием в щелочном электролите, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ приращение восстанавливаемой поверхности осуществляют электроискровой наплавкой электродом из деформируемого алюминиевого сплава АМг2 диаметром 5…6 мм при частоте вибрации электрода 275 Гц, длительности импульса 2,5 мс, рабочем токе 3,6 А и напряжении 96 В, а микродуговое оксидирование ведут в электролите, содержащем 2,2…2,5 г/л едкого калия и 9 г/л жидкого стекла при плотности тока 16…17 А/дм2 в течение 110 мин.
Способ осуществляют следующим образом.
При восстановлении изношенных поверхностей деталей из алюминиевых сплавов вначале производят их механическую обработку до выведения следов изнашивания. Электроискровую наплавку осуществляют на установке для электроискровой обработки БИГ-2, разработанной и производимой ГНУ «ГОСНИТИ» Россельхозакадемии. Инструмент-электрод из деформируемого алюминиевого сплава АМг2, являющийся анодом, вводят в соприкосновение с восстанавливаемой поверхностью детали, являющейся катодом. При этом возникает электрический разряд и происходит перенос металла инструмента на восстанавливаемую поверхность. Периодическое перемещение инструмента позволяет наплавить всю изношенную поверхность. Режимы электроискровой наплавки: диаметр электрода - 5…6 мм; энергетический режим работы установки - 5; частота вибрации электрода - 275 Гц; длительность импульса - 2,5 мс; энергия импульса - 1,66 Дж; рабочий ток - 3,6 А; напряжение - 96 В; время обработки 1 см2 восстанавливаемой поверхности - 4…5 мин.
Затем поверхности, восстановленные с помощью электроискровой наплавки, подвергают механической обработке с припуском под покрытие, формируемое МДО. После этого осуществляют их упрочнение МДО в щелочном электролите следующего состава: едкий калий - 2,2…2,5 г/л, жидкое стекло - 9 г/л, остальное - дистиллированная вода. Режимы обработки: плотность тока - 16…17 А/дм2, продолжительность оксидирования - 110 мин, температура электролита - 18…20°С. Толщина упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, составляет 105…110 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 «Обеспечение износостойкости изделий. Методы оценки износостойкости восстановленных деталей». Долговечность восстановленных деталей оценивали по результатам сравнительных ускоренных испытаний, проводимых в соответствии с рекомендациями руководящего документа РД 70.0009.006 «Указания по методам ускоренных испытаний восстановленных деталей для основных марок тракторов, комбайнов и других машин».
Благодаря тому что приращение восстанавливаемой поверхности осуществляют электроискровой наплавкой, температура нагрева детали при приращении снижается в среднем в 4…5 раз, тем самым исключается ее перегрев и не происходит изменения структуры и свойств материала детали. Все это приводит к тому, что толщина, микротвердость и износостойкость упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, существенно увеличиваются (таблица).
| Таблица | ||
| Показатели | Прототип | Предлагаемый способ |
| 1. Толщина упрочненного слоя, сформированного МДО, мкм | 70…75 | 105…110 |
| 2. Микротвердость упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, МПа | 8000 | 9200 |
| 3. Износостойкость, % | 100 | 130 |
| 4. Долговечность восстановленной и упрочненной детали, % | 100 | 120 |
Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов позволяет в среднем на 40…55% 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 изношенных деталей из алюминиевых сплавов, включающий приращение восстанавливаемой поверхности, механическую обработку и упрочнение этой поверхности микродуговым оксидированием в щелочном электролите, отличающийся тем, что приращение восстанавливаемой поверхности осуществляют электроискровой наплавкой электродом из деформируемого алюминиевого сплава АМг2 диаметром 5-6 мм при частоте вибрации электрода 275 Гц, длительности импульса 2,5 мс, рабочем токе 3,6 А и напряжении 96 В, а микродуговое оксидирование ведут в электролите, содержащем 2,2-2,5 г/л едкого кали и 9 г/л жидкого стекла при плотности тока 16-17 А/дм2 в течение 110 мин.
