Способ изготовления рабочего органа технологического оборудования с износостойким элементом, взаимодействующим с абразивной средой

Изобретение может быть использовано для изготовления рабочих органов машин разного назначения, взаимодействующих с высокоабразивной средой. Способ включает термическое воздействие на высокопрочный металл, придание ему заданной формы, крепление образованного износоустойчивого элемента к рабочему органу оборудования. Образуют трубчатую полую металлическую оболочку, например, прямоугольного, эллиптического, круглого или треугольного сечения. Полость оболочки полностью заполняют смесью флюса и порошкообразного высокопрочного металла и подвергают ее высокотемпературному воздействию. Спекают смесь до образования монолитного тела и образования зоны диффузии шириной от 10 до 30% толщины трубчатой оболочки между боковой поверхностью тела сплава и внутренней боковой поверхностью трубчатой оболочки. Полученный износоустойчивый элемент закрепляют к рабочему органу оборудования с помощью газовой или электродуговой сварки, образуют опорную поверхность в виде зоны диффузии между поверхностью рабочего органа и внешней частью металлической оболочки. Воздействием абразивной среды на упомянутый элемент удаляют металлическую оболочку, которая находится вне зоны, образованной опорной поверхностью. Технический результат заключается в обеспечении возможности придания любой необходимой формы износоустойчивому элементу и высокого качества крепления к любой металлической поверхности рабочего органа.

 

Изобретение относится к машиностроению в разных областях, в частности изобретение может быть использовано для изготовления рабочих органов машин разного назначения, взаимодействующих с высокоабразивной средой. Изобретение предназначено для повышения износоустойчивости рабочих органов, которые обеспечивают увеличение эксплуатационного ресурса и снижение себестоимости эксплуатации оборудования.

Изобретение относится к износоустойчивым элементам, которым может быть предоставлена любая форма в зависимости от конфигурации рабочего органа машины.

Использование изобретения позволяет снизить потери твердосплавного металла при ремонте рабочих органов машин и обеспечивает надежное крепление этих износоустойчивых элементов при значительных динамических и статических нагрузках.

Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа, является способ образования износоустойчивого элемента, который включает изготовление высокопрочного и износоустойчивого сплава, придание ему необходимой формы и крепление к рабочему органу машины (Патент России №2401238 на изобретение).

Согласно известному способу, придание необходимой формы для рабочего органа осуществляется после остывания сплава. После этого заготовка подвергается механической обработке до получения необходимой формы. Готовое изделие - износоустойчивый элемент - закрепляют на рабочем органе машины с помощью специальных фиксирующих элементов или с помощью сварки.

Недостатком известного способа является то, что известный способ является затратным и не обеспечивает надежную эксплуатацию оборудования при его взаимодействии с абразивной средой при продолжительной нагрузке. Это объясняется тем, что механическая обработка твердого сплава требует значительного времени на обработку до необходимых геометрических размеров.

Механическая обработка заготовки приводит к значительным потерям дорогого высокопрочного металла и, соответственно, к увеличению себестоимости изготовления готового изделия.

Крепление с помощью сварки износоустойчивого элемента, изготовленного по известному способу, затруднено, так как сложно обеспечить при сваривании надежное сцепление разнородных по физико-механическим параметрам высокопрочного металла и металла рабочего органа оборудования. Это приводит к вероятности отделения износоустойчивого элемента от рабочего органа при возникновении статических и динамических нагрузок, а также к необходимости проведения нерегламентированных ремонтов оборудования, его непроизводительным простоям значительной продолжительности.

Задачей изобретения является усовершенствование способа изготовления рабочего органа технологического оборудования с износостойким элементом, взаимодействующим с абразивной средой, в виде биметаллического износоустойчивого элемента за счет формирования его из состава в виде порошка с флюсом со следующей термообработкой до образования монолитного тела, которое имеет диффузную связь с металлической оболочкой.

Технический результат от реализации изобретения позволяет обеспечить возможность придания любой необходимой формы износоустойчивому элементу, гарантировать высокое качество крепления к любой металлической поверхности рабочего органа. При возникновении статических и динамических нагрузок на износоустойчивый элемент он не отделяется от рабочей поверхности, чем предупреждает вероятность непланового ремонта и нерегламентированных простоев.

Изготовление износоустойчивого элемента имеет низкую себестоимость и возможность реализации высокого уровня механизации технологического процесса. При реализации способа обеспечивается возможность выбора необходимого состава в порошкообразном виде металла с флюсом. Трубчатая оболочка обеспечивает возможность высокой степени фиксации износоустойчивого элемента к рабочему органу оборудования. Высокое качество крепления обеспечивает возможность эксплуатации износоустойчивого элемента на протяжении продолжительного срока до полного износа.

Поставленная задача решается за счет того, что способ изготовления рабочего органа технологического оборудования с износостойким элементом, взаимодействующим с абразивной средой, включает образование износостойкого элемента из высокопрочного металла и крепление образованного износостойкого элемента к рабочему органу.

Согласно изобретению, сначала образуют трубчатую полую оболочку прямоугольного, или эллиптического, или круглого, или треугольного сечения, полость оболочки полностью заполняют смесью из кремнистого или марганцовистого флюса и порошкообразного карбида бора, или карбида вольфрама, или карбида титана. Равномерно распределяют смесь в полости оболочки и подвергают высокотемпературному воздействию, в результате которого осуществляют спекание порошкообразной смеси до получения монолитного тела с образованием зоны диффузии металлов между боковой поверхностью упомянутого монолитного тела и внутренней боковой поверхностью трубчатой оболочки с шириной, равной (10-30)% толщины трубчатой оболочки. Образованному износостойкому элементу придают форму и прикрепляют его к рабочему органу газовой или электродуговой сваркой с образованием опорной поверхности.

Способ реализуется следующим образом.

Способ используется для изготовления износоустойчивых элементов, которые применяются в оборудовании, рабочие органы которых взаимодействуют с абразивными смесями на протяжении всего эксплуатационного периода.

В зависимости от назначения оборудования, которое обеспечивает перемещение абразивных смесей, например, железорудной пульпы с разным соотношением твердой и жидкой фаз, износоустойчивые элементы могут размещаться на рабочих лопатках, рабочей поверхности барабанов или скребков.

Особенностью заявляемого способа является то, что непосредственно на стадии изготовления представляется возможным придавать изделию готовую форму без применения механической и тем более термической обработки.

Реализация способа осуществляется следующим образом.

Применительно к заданному типу применяемого оборудования изготовляется трубчатая металлическая оболочка. В качестве заготовки может использоваться прямолинейная или выгнутая оболочка, например, из труб разного диаметра, которые изготовляются серийно.

Требования к оболочке обусловлены тем, что их крепление к рабочему органу машины осуществляется в основном с помощью газовой или электродуговой сварки. Прочность крепления элемента напрямую зависит от физико-механических свойств металла и металлической оболочки, так как само место сварки подвергается максимальному механическому воздействию при работе оборудования.

В зависимости от назначения рабочего органа оборудования металлическая оболочка может быть выбрана различного сечения, например, прямоугольного, эллиптического, круглого или треугольного сечения. Это обусловлено способом крепления оболочки, геометрическими параметрами и пространственной конфигурацией поверхности, к которой крепится металлическая оболочка. При выборе оболочки учитывается возможность не только ее крепления к поверхности рабочего органа, но и возможность придания ей необходимой формы.

После выбора металлической оболочки с заданными геометрическими параметрами и физико-механическими свойствами осуществляют выбор металла, который применяется как износоустойчивый элемент. Наибольшим распространением для этих видов износоустойчивых элементов являются карбиды бора, титана или вольфрама. Основными требованиями к используемому материалу является максимально продолжительное противодействие абразивному износу вызванного минеральной средой разной плотности и прочности частиц твердой фазы.

Особенностью заявляемого способа, является то, что высокопрочные вещества применяют в порошкообразном виде, который позволяет придавать любую форму износоустойчивому элементу уже до момента его изготовления.

Порошок высокопрочного материала смешивают с флюсом. Флюс обеспечивает формирование однородного металлического тела при последующем термическом воздействии. В качестве флюса может применяться кремнистый, марганцовистый флюс с химической активностью или флюс солеоксидного класса. Основным требованием к флюсу является образование монолитного высокопрочного металлического тела износоустойчивого элемента при термической обработке без потери его прочностных характеристик.

После смешивания до равномерного состояния порошок засыпают в трубчатую оболочку, равномерно распределяют и уплотняют. Для этой цели могут использоваться вибрационные столы или вибраторы, расположенные в полости металлической оболочки.

После полного засыпания металлического порошка в полость металлической оболочки ее подвергают термическому воздействию. Термическая обработка может осуществляться в инфракрасных или индукционных печах, температурный режим термического воздействия которых выбирают исходя из расчета взаимодействия металлического порошка с флюсом и модификации порошкообразного металла в монолитное тело.

Особое значение при формировании монолитного тела износоустойчивого элемента придается формированию зоны диффузии между боковой поверхностью монолитного тела высокопрочного материала и внутренней боковой поверхностью трубчатой оболочки. Это необходимо из-за того, что от силы сцепления между телом износоустойчивого элемента и внутренней поверхностью трубчатой оболочки зависит степень фиксации износоустойчивого элемента на рабочем органе применяемого оборудования.

Проведенные исследования показали, что ширина зоны диффузии должна быть регламентированной и представлять от 10 до 30 процентов толщины трубчатой оболочки. При толщине зоны диффузии менее 10% не обеспечивается необходимая сила сцепления между износоустойчивым элементом и внутренней оболочкой. При увеличении зоны сцепления свыше 30% не обеспечивается прирост силы сцепления. Кроме того, это приводит к увеличению себестоимости изготовления износоустойчивых элементов.

После изготовления износоустойчивого элемента заданной формы его закрепляют на поверхности рабочего органа с помощью газовой или электродуговой сварки. При выполнении сварочных работ плавлением металла образуют опорную поверхность в виде зоны диффузии между поверхностью рабочего органа и внешней частью металлической оболочки. Эта зона определяет степень связи элемента с рабочим органом.

Закрепленный к рабочему органу износоустойчивый элемент в процессе работы оборудования входит во взаимодействие с абразивной средой. В процессе взаимодействия происходит интенсивное удаление малопрочной металлической оболочки за зоной, образованной опорной поверхностью. Опорная поверхность обеспечивает фиксацию износоустойчивого элемента до его полного стирания в процессе эксплуатации.

Проведенные исследования и промышленные испытания показали высокую эффективность реализации способа при изготовлении износоустойчивых элементов для технологического оборудования различного назначения, например, применяемого для обогащения руд черных и цветных металлов или в строительной промышленности для переработки исходного сырья.

Износоустойчивый элемент, полученный согласно заявленному способу, имеет высокие эксплуатационные свойства и обеспечивает возможность работы оборудования на протяжении продолжительного периода времени без затрат времени на ремонт или восстановление.

После полного или критического стирания износоустойчивого элемента на его место на протяжении короткого периода времени устанавливают новый и продолжают эксплуатацию оборудования.

Достоинством способа является то, что при изготовлении износоустойчивого элемента могут быть использованы композиции любых твердосплавных порошков для получения необходимых физико-механических свойств готового изделия.

Способ может быть реализован в условиях специализированных предприятий из ремонта технологического оборудования.

Способ изготовления рабочего органа технологического оборудования с износостойким элементом, взаимодействующим с абразивной средой, включающий образование износостойкого элемента из высокопрочного металла и крепление образованного износостойкого элемента к рабочему органу, отличающийся тем, что сначала образуют трубчатую полую оболочку прямоугольного, или эллиптического, или круглого, или треугольного сечения, полость оболочки полностью заполняют смесью из кремнистого или марганцовистого флюса и порошкообразного карбида бора, или карбида вольфрама, или карбида титана, равномерно распределяют смесь в полости оболочки и подвергают высокотемпературному воздействию, в результате которого осуществляют спекание порошкообразной смеси до получения монолитного тела с образованием зоны диффузии металлов между боковой поверхностью упомянутого монолитного тела и внутренней боковой поверхностью трубчатой оболочки с шириной, равной 10-30% толщины трубчатой оболочки, затем образованному износостойкому элементу придают форму и прикрепляют его к рабочему органу газовой или электродуговой сваркой с образованием опорной поверхности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве и эксплуатации абразивных кругов на керамической связке. Осуществляют пропитку инструмента водным раствором поверхностно-активных веществ (ПАВ) при комнатной температуре и конвективную сушку при вращении инструмента.

Изобретение относится к составам для пропитки абразивного инструмента на керамической связке, применяемым на операциях механической обработки деталей. Состав для пропитки абразивного инструмента на керамической связке содержит органическое вещество и воду.
Изобретение относится к производству абразивных инструментов из электрокорунда белого на керамических связках с номерами структуры 12-22. Абразивная масса для изготовления высокоструктурного абразивного инструмента включает абразив, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки, мелкодисперсный порошкообразный оксид железа и наполнитель.
Изобретение относится к области инструментального производства и может быть использовано, в частности, при изготовлении алмазных инструментов. Масса для алмазного инструмента содержит алмаз, органическое связующее и углеродный наполнитель.
Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве и эксплуатации абразивного инструмента на керамической связке. Осуществляют пропитку абразивного инструмента в емкости с водным раствором, содержащим 20-25 г дийодида хрома на литр воды, с обеспечением фиксации дийодида хрома в поровом пространстве инструмента при периодическом встряхивании емкости.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации абразивных инструментов. Состав для пропитки абразивного инструмента содержит в качестве органического вещества газообразователь - гексахлорпараксилол (1,4-бис-трихлорметилбензол), а в качестве растворителя - толуол при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: гексахлорпараксилол 36-38, толуол - остальное.
Изобретение относится к составам полировального инструмента со связанным абразивом для финишной обработки неметаллических материалов, таких как оптическое стекло, кристаллические материалы, лейкосапфир, карбид кремния, природные и искусственные камни и т.п.
Изобретение относится к области абразивной обработки, в частности к составам для пропитки абразивного инструмента и может быть использовано в процессе изготовления и эксплуатации абразивных изделий, применяемых для шлифования различных сталей и сплавов.
Изобретение относится к производству абразивных инструментов на керамических связках с высокими номерами структуры. Абразивная масса содержит абразив в виде смеси зерен трех групп: первая группа - зерна размером в пределах 160-420 мкм, вторая - зерна размером в пределах 120-159 мкм, а третья - зерна размером в пределах 90-119 мкм.
Изобретение относится к производству абразивных инструментов на керамических связках с высокими номерами структуры. Абразивная масса включает смесь абразивных зерен c различной зернистостью, размеры которых составляют 60-160 мкм и 160-420 мкм, при этом объемное содержание абразивных зерен с меньшей зернистостью составляет 5-100 % от объемного содержания абразивных зерен с большей зернистостью.

Способ включает внедрение абразивного материала в поверхность металлорежущего инструмента под действием нагрузки. При этом внедрение абразивного материала в тело осуществляют путем подачи режущего инструмента в емкость с незакрепленным абразивным материалом, последующего перемещения емкости с абразивным материалом в продольном и поперечном направлениях при неподвижном режущем инструменте.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении шлифовально-абразивных устройств. Последнее содержит шлифовальные зерна, вложенные друг в друга по типу «матрешки», и композицию для их крепления к жесткой или гибкой основе.
Изобретение относится к технологии изготовления абразивных изделий на органических термореактивных связках в области машиностроения. Способ включает стадии предварительного прогрева и отверждения полного цикла термообработки группы полуфабрикатов из композиционных материалов, помещенных в радиопрозрачный контейнер, в микроволновом поле СВЧ-камеры с частотой 2450 МГц при изготовлении изделий из композиционных материалов толщиной до 100 мм и с частотой 890-915 МГц при изготовлении изделий из композиционных материалов толщиной свыше 100 мм, до достижения температуры полной полимеризации органической термореактивной связки с последующей выдержкой при этой температуре.
Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента для финишной обработки. Абразивный порошок электрокорунда смешивают с порошком карбида бора в количестве 10-20% от массы абразивного порошка и зернистостью 30-50% от зернистости абразивного порошка.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении керамических формованных частиц для абразивных изделий. Упомянутая керамическая частица имеет четыре основные поверхности, соединенные шестью общими кромками.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента. Производят дозирование всех компонентов для изготовления абразивной массы по определенным весовым соотношениям.
Изобретение относится к технологии производства высокопористого абразивного инструмента на керамических связках. Способ включает приготовление формовочной массы, содержащей абразивные зерна электрокорунда или карбида кремния, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и смесь наполнителей в виде алюмосиликатных полых сферических частиц в количестве 2-200% от объемного содержания абразива и молотых фруктовых косточек в количестве 5-250% объемного содержания алюмосиликатного наполнителя, формование из нее сырца инструмента и высокотемпературный обжиг инструмента.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для получения кольцевых заготовок для тонких отрезных абразивных кругов на вулканитовой связке.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении алмазного инструмента на гальванической связке, преимущественно для обработки хрупких неметаллических материалов.
Изобретение относится к технологии производства абразивного инструмента на керамических связках. Способ включает приготовление формовочной массы, содержащей абразивные зерна электрокорунда или карбида кремния, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и наполнитель в виде алюмосиликатных полых сферических частиц в количестве 2-200% от объема абразива, формование из нее сырца инструмента и высокотемпературный обжиг инструмента.

Изобретение относится к изготовлению породоразрушающего инструмента. Формируют в графитовой форме композиционную матрицу инструмента, содержащую включения в виде алмаза или твердого сплава, прессуют, затем проводят нагрев спрессованного инструмента до температуры пропитки с горячим прессованием и охлаждают инструмент на воздухе до 350°C.

Изобретение может быть использовано для изготовления рабочих органов машин разного назначения, взаимодействующих с высокоабразивной средой. Способ включает термическое воздействие на высокопрочный металл, придание ему заданной формы, крепление образованного износоустойчивого элемента к рабочему органу оборудования. Образуют трубчатую полую металлическую оболочку, например, прямоугольного, эллиптического, круглого или треугольного сечения. Полость оболочки полностью заполняют смесью флюса и порошкообразного высокопрочного металла и подвергают ее высокотемпературному воздействию. Спекают смесь до образования монолитного тела и образования зоны диффузии шириной от 10 до 30 толщины трубчатой оболочки между боковой поверхностью тела сплава и внутренней боковой поверхностью трубчатой оболочки. Полученный износоустойчивый элемент закрепляют к рабочему органу оборудования с помощью газовой или электродуговой сварки, образуют опорную поверхность в виде зоны диффузии между поверхностью рабочего органа и внешней частью металлической оболочки. Воздействием абразивной среды на упомянутый элемент удаляют металлическую оболочку, которая находится вне зоны, образованной опорной поверхностью. Технический результат заключается в обеспечении возможности придания любой необходимой формы износоустойчивому элементу и высокого качества крепления к любой металлической поверхности рабочего органа.

Наверх