Способ восстановления изношенных деталей


 


Владельцы патента RU 2486044:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО ОрелГАУ) (RU)

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей и может быть использовано для восстановления с упрочнением наружных и внутренних цилиндрических, плоских и сложнопрофильных поверхностей деталей из черных и цветных металлов и сплавов. Способ включает предварительную подготовку восстанавливаемой поверхности, приращение этой поверхности, механическую обработку и упрочнение микродуговым оксидированием (МДО), при этом предварительную подготовку проводят, используя кубический нитрид бора марки ЛКВ40 зернистостью 125-150 мкм при давлении сжатого воздуха 0,60-0,65 МПа и дистанции обработки 80-90 мм до шероховатости поверхности Rz=100-110 мкм, приращение восстанавливаемой поверхности осуществляют сверхзвуковым газодинамическим напылением, используя в качестве рабочего газа гелий под давлением 0,40-0,45 МПа, а в качестве напыляемого материала - алюминиевый порошок ПА-4 с размером частиц 110-125 мкм, причем МДО ведут в электролите, содержащем 2 г/л едкого калия и 8 г/л жидкого стекла при плотности тока 26-27 А/дм2 в течение 70-75 мин. Способ позволяет в 2,5 раза увеличить прочность сцепления слоя металла, нанесенного при приращении, в 3,0 раза снизить его пористость, а также на 40% увеличить износостойкость и на 50% - коррозионную стойкость детали с покрытием. В результате долговечность восстановленных и упрочненных деталей увеличивается не менее, чем на 30%. 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 черных и цветных металлов и сплавов.

Известен способ нанесения покрытий плазменным напылением, включающий создание потока низкотемпературной плазмы, подачу в него порошкообразного материала и напыление его на изделие ламинарным потоком плазмы с углом расширения 0…3° и удельным теплосодержанием 26…30 кВт·ч/м3. [Патент РФ 770260, C23C 4/12, опубл. в БИ №14, 1997].

Недостатком данного способа является то, что для его реализации необходимо сложное дорогостоящее оборудование.

Также известен способ восстановления подшипника скольжения, включающий предварительную механическую обработку изношенной поверхности, нарезание «рваной» резьбы с последующей косым сетчатым накатыванием, газотермическое напыление и последующую механическую обработку. При этом косое сетчатое накатывание ведут до уменьшения внутреннего диаметра подшипника на величину 0,5…1,0 мм от шага рифления с получением на обрабатываемой поверхности элементов в виде «усеченной пирамиды», а напыление осуществляют порошком бронзы ПР-Б83. [Патент РФ 2424888, B23P 6/00, C23C 4/02, B05D 3/12, C23C 4/06, опубл. в БИ №21, 2011].

Однако подшипники скольжения, восстановленные данным способом, обладают низкой износостойкостью. Кроме этого, данным способом наиболее целесообразно восстанавливать внутренние цилиндрические поверхности деталей.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления привалочных плоскостей головок цилиндров автотракторных двигателей из алюминиевых сплавов, включающий предварительную подготовку восстанавливаемой поверхности с использованием корунда, стальной колотой дроби или чугунной крошки, приращение восстанавливаемой поверхности электродуговым напылением, 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 2228246, B23P 6/00, опубл. в БИ №13, 2004 - прототип].

Недостатком данного способа является то, что электродуговое напыление не позволяет обеспечить высокие прочность сцепления и физико-механические свойства слоя металла, нанесенного при приращении на восстанавливаемую поверхность детали. Кроме этого высокая пористость напыленного слоя существенно снижает износо- и коррозионную стойкость покрытия, сформированного на нем МДО.

Задачей изобретения является повышение долговечности восстановленных и упрочненных деталей.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности сцепления слоя металла, нанесенного при приращении, снижение его пористости, а также повышение износо- и коррозионной стойкости покрытия, сформированного МДО.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в известном способе восстановления привалочных плоскостей головок цилиндров автотракторных двигателей из алюминиевых сплавов, включающем предварительную подготовку восстанавливаемой поверхности, приращение этой поверхности, механическую обработку и упрочнение восстанавливаемой поверхности микродуговым оксидированием в щелочном электролите, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ предварительную подготовку восстанавливаемой поверхности проводят, используя кубический нитрид бора марки ЛКВ40 зернистостью 125…150 мкм при давлении сжатого воздуха 0,60…0,65 МПа и дистанции обработки 80…90 мм до шероховатости поверхности Rz=100…110 мкм, приращение восстанавливаемой поверхности осуществляют сверхзвуковым газодинамическим напылением, используя в качестве рабочего газа гелий под давлением 0,40…0,45 МПа, а в качестве напыляемого материала - алюминиевый порошок ПА-4 с размером частиц 110…125 мкм, а микродуговое оксидирование ведут в электролите, содержащем 2 г/л едкого калия и 8 г/л жидкого стекла при плотности тока 26…27 А/дм2 в течение 70…75 мин.

Способ осуществляют следующим образом.

При восстановлении изношенных поверхностей деталей вначале производят их механическую обработку до выведения следов изнашивания. Затем проводят предварительную подготовку восстанавливаемой поверхности. При этом используют кубический нитрид бора (эльбор) марки ЛКВ40 ГОСТ Р 53922-2010 зернистостью 125…150 мкм, а обработку ведут в специальных камерах (например, типа 02-7112 конструкции ВНИИАвтогенмаш или 026-07.00.000 разработки ВНПО «Ремдеталь») на следующих режимах: давление сжатого воздуха - 0,60…0,65 МПа, дистанция обработки - 80…90 мм, угол наклона струи воздуха с нитридом бора к обрабатываемой поверхности - 80…90°. Участки детали, прилегающие к обрабатываемой поверхности, должны быть защищены специальными экранами. Предварительную подготовку ведут до получения сплошного матового состояния поверхности шероховатостью Rz=100…110 мкм.

После этого на восстанавливаемую поверхность детали наносят слой металла сверхзвуковым газодинамическим напылением. Данную технологическую операцию необходимо производить не позднее, чем через 2 часа после предварительной подготовки поверхности. При напылении используют установку ДИМЕТ-405, разработанную и производимую Обнинским центром порошкового напыления (ОЦПН, г. Обнинск Калужской области). Установка состоит из напылительного блока, блока контроля и управления, устройства подачи порошка и органов управления, смонтированных на монтажной стойке. В качестве рабочего газа при напылении используют гелий ГОСТ 5583, а в качестве напыляемого материала - алюминиевый порошок ПА-4 ГОСТ 6058 с размером частиц 110…125 мкм. Режимы сверхзвукового газодинамического напыления: давление гелия - 0,40…0,45 МПа, температура нагрева гелия в напылительном блоке - 400°С, скорость полета частиц напыляемого материала - 700…720 м/с, дистанция напыления - 10…15 мм.

После напыления производят механическую обработку восстанавливаемой поверхности детали. Ее целесообразно осуществлять точением на следующих режимах: глубина резания - 0,2…0,5 мм, подача - 0,1…0,5 мм/об, скорость резания - 15…16 м/мин. При токарной обработке используют резцы, оснащенные пластинами из твердых сплавов ВК6-М, ВК-8, ВК-10М. Механическую обработку ведут с учетом припуска под покрытие, формируемое МДО.

Далее осуществляют упрочнение восстанавливаемой поверхности детали МДО в щелочном электролите следующего состава: едкий калий - 2 г/л, жидкое стекло - 8 г/л, остальное - дистиллированная вода. Режимы обработки: плотность тока - 26…27 А/дм2, продолжительность оксидирования - 70…75 мин, температура электролита - 18…20°С. Толщина упрочненного слоя покрытия, сформированного МДО, составляет 90…100 мкм.

Прочность сцепления слоя металла, нанесенного при приращении сверхзвуковым газодинамическим напылением, определяли штифтовым методом на разрывной машине РМ-1000. Пористость и коррозионную стойкость покрытия, сформированного МДО, оценивали в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ 9.302 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля». Износостойкость детали с покрытием, сформированным МДО, оценивали по результатам сравнительных ускоренных испытаний на изнашивание. Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 23.224 «Обеспечение износостойкости изделий. Методы оценки износостойкости восстановленных деталей».

Благодаря использованию при напылении в качестве рабочего газа гелия существенно увеличивается скорость движения частиц напыляемого алюминиевого порошка, в результате чего нанесенный при приращении слой металла имеет высокую прочность сцепления и меньшую пористость. Более высокие плотность и физико-механические свойства слоя металла, нанесенного при приращении, обеспечивают увеличение износо- и коррозионной стойкости покрытия, сформированного МДО, а также долговечности восстановленной и упрочненной детали (таблица).

Таблица
Показатели Прототип Предлагаемый способ
1. Прочность сцепления слоя металла, нанесенного при приращении, МПа 18…20 50…52
2. Пористость слоя металла, нанесенного при приращении, % 15…18 5…6
3. Износостойкость детали с покрытием, сформированным МДО, % 100 140
4. Коррозионная стойкость детали с покрытием, сформированным МДО, % 100 150
5. Долговечность восстановленной и упрочненной детали, % 100 130

Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления изношенных деталей позволяет в среднем в 2,5 раза увеличить прочность сцепления слоя металла, нанесенного при приращении, и в 3,0 раза снизить его пористость, а также на 40% увеличить износостойкость и на 50% - коррозионную стойкость детали с покрытием, сформированным МДО. В результате долговечность восстановленных и упрочненных деталей увеличивается не менее чем на 30%.

Способ восстановления изношенных деталей, включающий предварительную подготовку восстанавливаемой поверхности, приращение этой поверхности, механическую обработку и упрочнение восстанавливаемой поверхности микродуговым оксидированием в щелочном электролите, отличающийся тем, что предварительную подготовку восстанавливаемой поверхности проводят, используя кубический нитрид бора марки ЛКВ40 зернистостью 125-150 мкм при давлении сжатого воздуха 0,60-0,65 МПа и дистанции обработки 80-90 мм до шероховатости поверхности Rz=100-110 мкм, приращение восстанавливаемой поверхности осуществляют сверхзвуковым газодинамическим напылением, используя в качестве рабочего газа гелий под давлением 0,40-0,45 МПа, а в качестве напыляемого материала - алюминиевый порошок ПА-4 с размером частиц 110-125 мкм, причем микродуговое оксидирование ведут в электролите, содержащем 2 г/л едкого калия и 8 г/л жидкого стекла при плотности тока 26-27 А/дм2 в течение 70-75 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ремонта почвообрабатывающих, землеройных и погрузочных машин, в частности к восстановлению и упрочнению изношенных деталей, работающих в почвенной среде, и может быть использовано для возобновления ресурса конструктивных элементов строительной, сельскохозяйственной и дорожной техники.

Изобретение относится к способу механической обработки компонентов двигателя внутреннего сгорания посредством изменяющего качество поверхности обрабатывающего инструмента.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к восстановлению резьбы на валах без изменения первоначального размера, и может быть использовано при сорванной, изношенной резьбе или при наличии забоин на ней.
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.

Изобретение относится к способу восстановления элементов турбомашины. .
Изобретение относится к машиностроительному, металлургическому, транспортному и другим видам производств, где используются зубчатые передачи с чугунными зубчатыми колесами, и предназначено для восстановления изношенных слоев на рабочих поверхностях зубьев зубчатых колес.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в турбомашиностроении при восстановительном ремонте наплавкой или сваркой и модернизации рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к способу ремонта изношенной торцевой части металлической пластины ремонтируемой детали. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено для ремонта литых деталей из черных и цветных металлов, имеющих поверхностные дефекты типа открытых раковин, а также деталей, изношенных при эксплуатации и имеющих открытые дефекты типа выбоин, трещин, прогаров.

Изобретение относится к области ремонта механически обрабатываемых деталей, таких как лопатки турбомашины или лопатки моноблочного лопаточного диска. .

Изобретение относится к рельсовому транспорту, в частности к железнодорожному транспорту, и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей обода вагонных колес методом наплавки

Изобретение относится к технологии ремонта деталей, в частности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к упрочнению с помощью износостойких элементов поверхностей изделий, работающих в условиях интенсивного износа
Изобретение относится к области ремонта изношенных шеек вала при их консольном расположении без изменения первоначального размера вала

Изобретение относится к способу исправления металлических деталей, соединенных между собой при помощи высокотемпературной пайки. Исправляют паяные зоны при помощи лазера. Пиковая мощность лазера составляет (1500-3000) Вт. Лазер используют в импульсном режиме с частотой импульсов (4-8) Гц. В результате устраняются дефекты пайки и пустоты при более низком расходе лазерной энергии. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автоматизированному ремонту детали машин, в частности турбинные лопатка или лопасти. Способ включает оцифровку первой геометрии детали машин, включая поврежденную часть детали машин, механическую обработку впадины над поврежденной частью детали машин, при этом обработку выполняют с числовым управлением с использованием оцифрованных геометрических данных первой геометрии детали машин, оцифровку второй геометрии детали машин после указанной обработки, при этом вторая геометрия включает впадину, и нанесение материала для заполнения впадины, при этом нанесение материала выполняют с числовым управлением с использованием оцифрованных геометрических данных второй геометрии детали машин, при этом числовое управление нанесением включает определение пути нанесения материала в ответ на идентификацию положения впадины на детали машин на основе сравнения оцифрованных геометрических данных второй геометрии с находящимися в памяти эталонными геометрическими данными детали машин, и дополнительно включает этапы сохранения оцифрованных геометрических данных детали машин после завершения текущего ремонта детали машин и использования сохраненных оцифрованных геометрических данных детали машин в качестве эталонной геометрии детали машин для следующего ремонта. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ремонту, а именно к задержке развития дефектов в деталях. Осуществляют закрепление предварительно растянутой пружинной вставки с лапками в фиксирующей рамке. Затем прикрепляют лапки пружинной вставки к детали вне зоны дефекта и снимают фиксирующую рамку. При этом предварительное растяжение пружинной вставки осуществляют на величину ΔL, которую определяют по формуле: Δ L = β ∫ S d e f σ d S d e f ∑ 1 n k i , где β - коэффициент, равный 1…1,5, σ - напряжение в бездефектной области детали, Sdef - площадь дефектной области детали, ki - коэффициент жесткости i-й пружины в пружинной вставке, n - число пружин в пружинной вставке. В результате повышается эффективность способа задержки развития дефектов и уменьшаются габариты устройства, используемого при осуществлении данного способа. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 15 ил.

Способ относится к восстановлению повреждений прокатных валков и включает этап идентификации зон дефектов на карте, иллюстрирующей несколько результатов измерений на поверхности валка, этап расчета для каждой идентифицированной зоны дефектов нескольких типовых параметров, этап идентификации типа дефекта, связанного с указанными идентифицированными зонами дефектов, на основе указанных рассчитанных параметров, этап определения пороговой величины допуска конкретного дефекта для каждого типа идентифицированного дефекта, этап определения корректирующего действия для каждой зоны дефектов на основе сравнения указанной пороговой величины допуска, связанной с типом дефекта указанной зоны дефектов, с результатом указанных нескольких измерений на поверхности валка, связанных с указанной зоной дефектов, этап определения параметров шлифования на основе указанных результатов измерений на поверхности указанного валка, если корректирующим действием является операция шлифования для удаления дефектов. Технический результат: повышение производительности и качества восстановления валков. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области ремонта сломанных осей без изменения ее первоначальных конструкторских размеров и может быть использовано в области машиностроения при ремонте сельскохозяйственной, бытовой и транспортной техники. При ремонте осуществляют изготовление вкладыша из дисперсионно-твердеющего сплава, обтачивание оси со стороны излома под вкладыш, их соединение и искусственное старение сборки из сломанной оси и вкладыша. Изобретение позволяет обеспечить соединение с высокими прочностными и коррозионно-стойкими характеристиками. 2 ил.
Изобретение относится к машиностроительной промышленности. На поверхность детали наносят слой шихты, содержащей, мас.%: карбид бора 25-35, фторид натрия 1-3, буру 9-12, сормайтовую крупку 50-65, толщиной от 0,5 до 5,0 мм. Деталь нагревают в индукторе токами высокой частоты при удельной мощности 1,5-3,0 кВт на 1 см2 поверхности детали с частотой 40-80 кГц в течение 1,5-5 минут до оплавления поверхности слоя шихты. На поверхности наплавленного слоя образуется стеклообразная шлаковая корочка. По окончании нагрева деталь с наплавленным слоем охлаждают на воздухе до температуры ниже 200°C и удаляют стеклообразную шлаковую корочку. Обеспечивается повышение износостойкости детали. 1 табл., 1 пр.
Наверх