Способ восстановления наплавкой поверхностей тел вращения

Изобретение может быть использовано для восстановления наплавкой изношенных поверхностей тел вращения. Электродуговую наплавку первого слоя износостойкого материала ведут по винтовой линии обратно-ступенчатым способом. Наплавку остальных слоев ведут поперечно колеблющимся электродом. После термообработки осуществляют механическую обработку наплавленной поверхности с использованием геомодификаторов трения. В качестве геомодификаторов трения используют вводимые со смазкой порошки, включающие серпентиниты и/или шунгиты. При наплавке слоев поперечно колеблющимся электродом на колебания электрода могут быть наложены высокочастотные ультразвуковые колебания частотой не менее 15 кГц. Ультразвуковое воздействие может осуществляться во время охлаждения тела при его термической обработке. Подогрев тела осуществляют предварительный и/или сопутствующий. Сопутствующий подогрев начинают со стороны, противоположной наплавке, и перемещают источник сопутствующего подогрева в направлении наплавки. Использование изобретения предотвращает искажение размеров и формы наплавляемой детали, предотвращает появление трещин в наплавке, снижает размеры припусков на механическую обработку. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к способам восстановления наплавкой изношенных поверхностей тел вращения.

Известен способ восстановления наплавкой поверхностей тел вращения, включающий подогрев тела, наплавку на поверхность тела электродом под слоем флюса износостойкого материала, термическую и механическую обработку наплавленной поверхности [Ли Р.И. Технологии восстановления и упрочнения деталей автотракторной техники. - Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2014. - 379 с.]. Этот способ восстановления наплавкой поверхностей тел вращения по совокупности технических признаков и назначению является наиболее близким аналогом (прототипом) по отношению к предлагаемому способу.

Недостатком данного способа является возникновение в поверхностном слое наплавленного металла остаточных, в большинстве случаев растягивающих напряжений, приводящих к искажению размеров и формы наплавляемой детали, а также появлению трещин в самой наплавке.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является уменьшение и устранение деформаций и напряжений в наплавляемой детали.

Техническим результатом изобретения является снижение и предотвращение искажений размеров и формы наплавляемой детали, трещин в наплавке, снижение размеров припусков на механическую обработку.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе восстановления наплавкой поверхностей тел вращения, включающем подогрев тела, наплавку электродом износостойкого материала на поверхность тела, термическую и механическую обработку наплавленной поверхности, согласно изобретению электродуговую наплавку поверхности тела первым слоем ведут по винтовой линии обратно-ступенчатым способом, наплавку остальных слоев ведут поперечно колеблющимся электродом, а во время механической обработки поверхности тела после наплавки и термообработки используют геомодификаторы трения.

Технический результат изобретения достигается также тем, что при наплавке слоев поперечно колеблющимся электродом на колебания электрода накладывают более высокочастотные ультразвуковые колебания частотой не менее 15 кГц.

Кроме того, во время охлаждения наплавленного тела при его термической обработке используют ультразвуковое воздействие.

Кроме того, подогрев тела осуществляют предварительный и/или сопутствующий.

Кроме того, сопутствующий подогрев начинают со стороны, противоположной наплавке, и перемещают источник сопутствующего подогрева в направлении наплавки.

Кроме того, в качестве геомодификаторов трения используют вводимые со смазкой порошки, включающие серпентиниты и/или шунгиты.

Выполнение первого слоя электродуговой наплавки поверхности тела обратно-ступенчатым способом за счет рациональной последовательности укладки швов уменьшает (компенсирует) деформации продольной и поперечной усадок. Установлено, что соотношение электростатической, аэродинамической, электромагнитной, поверхностного натяжения, тяжести и других сил, воздействующих на каплю, находящуюся на торце электрода, влияет на характер плавления и перенос металла электрода. В связи с этим использование при электродуговой наплавке поверхности тела вторым и более слоем поперечно колеблющегося электрода позволяет повысить каплеперенос металла электрода и производительность наплавки, а также улучшить структуру наплавляемого металла. Поперечные колебания электрода снижают пребывание жидкого металла в зоне перегрева, а при перемещении источника теплоты температура металла в противоположной стороне слоя понижается, снижая его вязкость и поверхностное натяжение. В результате получаются валики с более плоской поверхностью, что позволяет снизить величины размеров припусков под последующую механическую обработку наплавленной поверхности тела вращения. За счет сокращения времени пребывания жидкого металла в зоне перегрева уменьшается величина зерна основного металла в зоне оплавления, что способствует появлению мелкозернистой структуры наплавленного металла. Поперечные колебания электрода также способствуют созданию дезориентированной структуры наплавленной поверхности увеличенной прочности.

Использование во время механической обработки поверхности тела после наплавки и термообработки геомодификаторов трения адсорбирует активизированные частицы геомодификаторов на поверхности детали уменьшая коэффициент трения, снижая шероховатость, увеличивая микротвердость поверхности, уменьшая затраты энергии на обработку и уровень шума в рабочем помещении.

Наложение на колебания поперечно колеблющегося электрода более высокочастотных ультразвуковых колебаний частотой не менее 15 кГц позволяет улучшить микроструктуру наплавляемого слоя, делая структуру металла мелкозернистой с высокой плотностью, тем самым повышая износостойкость наплавленного металла.

Использование ультразвукового воздействия во время охлаждения наплавленного тела при термической обработке позволяет устранять опасности зарождения холодных трещин и повысить качество наплавочного соединения из среднеуглеродистых легированных конструкционных сталей, например 30ХГСН2А, 30X3, 35Х, 40ХГСН2М, 40ХГСН2А и других. При ультразвуковой обработке средняя скорость охлаждения сталей в зоне термического влияния, отнесенная к 650°С, составляла 30 К/с.

Осуществление предварительного и/или сопутствующего подогрева тела вращения до температуры 100-500°С необходимо для исключения вероятности появления трещин, особенно если наплавляемая деталь предназначена для работы в условиях смены температур. Так, например, при восстановлении деталей из хромомолибденовых, хромовольфрамовых и других теплостойких инструментальных сталей необходим предварительный подогрев до 300°С. Совместное осуществление предварительного и сопутствующего подогрева тела вращения еще сильнее влияет на вероятность исключения трещин в наплавляемой поверхности.

Начало сопутствующего подогрева со стороны, противоположной наплавке, и перемещение источника сопутствующего подогрева в направлении наплавки способствуют получению более однородных по структуре наплавленных слоев.

Применение в качестве геомодификаторов трения вводимых со смазкой порошков, включающих серпентиниты и/или шунгиты, позволяет шлифовать поверхность тела вращения, вызывая рост его температуры. При этом частицы геомодификаторов активируются, диффундируют в поверхность детали и упрочняют ее за счет увеличения микротвердости поверхности трения.

Предлагаемый способ восстановления наплавкой поверхностей тел вращения осуществляют следующим образом.

Деталь (тело вращения) устанавливают на наплавочный станок и приводят во вращение. Осуществляют предварительный и/или сопутствующий подогрев тела вращения. Электродуговую наплавку поверхности тела первым слоем ведут по винтовой линии обратно-ступенчатым способом. Наплавку последующих слоев металла ведут поперечно колеблющимся электродом до восстановления нормального размера с припуском на механическую обработку. При необходимости выполняют вариант с наложением на колебания поперечно колеблющегося электрода более высокочастотных ультразвуковых колебаний частотой не менее 15 кГц. После наплавки деталь подвергают термической обработке. Во время охлаждения наплавленного тела при его термической обработке возможно использование ультразвукового воздействия. Далее проводят механическую обработку поверхности тела вращения, в том числе с использованием в ней геомодификаторов трения.

Пример:

Наплавка поверхности тела вращения (вала насоса диаметром 120 мм) производилась на переоборудованном токарно-винторезном станке, на котором также имелась наплавочная головка с подающим механизмом для подачи электрода (электродной проволоки) и присадочной проволоки. Число оборотов шпинделя составляло 1,33 мин-1. Наплавка велась под слоем флюса плавящимся электродом со скоростью подачи 2,1 м/мин. Режим наплавки состоял из силы тока 180-185 А и напряжения 32 В.

В таблице приведены результаты изменения показателей (искажение размеров и формы наплавляемого тела вращения, наличие трещин в наплавке, размеры припусков на механическую обработку, уровень шума в рабочем помещении), полученных в результате применения нового способа восстановления наплавкой поверхностей тел вращения относительно способа, выбранного в качестве прототипа.

Полученные при использовании способа восстановления наплавкой поверхностей тел вращения результаты показали снижение и предотвращение искажений размеров и формы наплавляемой детали, предотвращение появлений трещин в наплавке, снижение размеров припусков на механическую обработку и уровня шума в рабочем помещении.

1. Способ восстановления наплавкой поверхности тела вращения, включающий подогрев тела вращения, электродуговую наплавку на его поверхность износостойкого материала, термическую и механическую обработку наплавленной поверхности, отличающийся тем, что электродуговую наплавку первого слоя износостойкого материала ведут по винтовой линии обратно-ступенчатым способом, наплавку остальных слоев ведут поперечно колеблющимся электродом, а механическую обработку наплавленной поверхности осуществляют с использованием геомодификаторов трения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при наплавке слоев поперечно колеблющимся электродом на колебания электрода накладывают высокочастотные ультразвуковые колебания частотой не менее 15 кГц.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при термической обработке тела вращения в процессе его охлаждения используют ультразвуковое воздействие.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подогрев тела вращения осуществляют предварительный и/или сопутствующий.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что сопутствующий подогрев начинают со стороны, противоположной наплавке, и перемещают источник сопутствующего подогрева в направлении наплавки.

6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве геомодификаторов трения используют вводимые со смазкой порошки, включающие серпентиниты и/или шунгиты.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при восстановлении прокатных валков прошивных станов. Предварительно осуществляют определение наиболее изношенного участка поверхности валка с разбивкой его по величине износа на параллельные локальные участки.

Изобретение относится к ремонтно-восстановительному производству машиностроительных и ремонтно-эксплуатационных предприятий, в частности для восстановления изношенной внутренней поверхности гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к технологии термической обработки. Для повышения хладостойкости и снижения коробления изделия осуществляют его восстановительный отпуск при температуре 450±10°С с выдержкой от 3 до 7 часов с последующим охлаждением на воздухе, при этом нагрев изделия в диапазоне температур от 100 до 450°С ведут со скоростью до 50°С/час.2 пр., 2 ил. .

Изобретение относится к области технологических процессов машиностроения, в частности к ремонту блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. В способе осуществляют выполнение расточки отверстия блока цилиндров двигателя в зоне посадки втулки блока цилиндров с последующей компенсацией образовавшегося зазора между отверстием расточки блока цилиндров и втулкой, в отверстие расточки блока цилиндров устанавливают предварительно охлажденное опорное кольцо, выполненное ступенчатым с большой и малой наружными боковыми сторонами, опорным буртом и нижним торцом, причем опорное кольцо контактирует с блоком цилиндров большой наружной боковой стороной, обеспечивают натяг кольца в пределах 0,236-0,330 мм и оставляют зазор между нижним торцом кольца и блоком цилиндров двигателя не менее 0,1 мм, охлаждение опорного кольца производят в жидком азоте в течение 15-25 мин.
Изобретение может быть использовано для восстановления чугунных рабочих валков с поврежденной в процессе эксплуатации рабочей поверхностью. После механического съема поврежденного слоя производят нагрев валка до температуры 150-270°C.

Изобретение относится к ремонтному производству и может быть использовано для восстановления внутренней поверхности изношенных гильз цилиндров ДВС. Способ включает установку оправки с восстанавливаемой гильзой в герметичную камеру и обжатие гильзы по введенной внутрь нее оправке радиальными по отношению к цилиндрической поверхности гильзы усилиями.

Изобретение относится к области технологических процессов при ремонте металлических конструкций, и в частности при ремонте цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), пример, двигателей КамАЗ.

Изобретение относится к области ремонта корпусных конструкций агрегатов, содержащих элементы с трещинами, в частности к ремонту блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение относится к области контактной сварки, в частности к области восстановления изношенных валов контактной приваркой стальных проволок. Восстанавливают вал одновременной приваркой двух присадочных проволок с противоположных сторон вала, причем точное их взаиморасположение перед наплавкой обеспечивают при помощи кондуктора с двумя направляющими сквозными отверстиями.

Изобретение относится к области восстановления деталей и может быть использовано при ремонте цилиндра двухтактного двигателя внутреннего сгорания ПД-10М. Восстановление ведут методом внутреннего шлифования в два этапа на внутришлифовальном станке с последующим хонингованием из условия получения дополнительного ремонтного размера D=74,25 мм.
Изобретение относится к области технологии машиностроения, а именно к восстановлению изношенных в процессе эксплуатации рабочих поверхностей крупногабаритных тел вращения и может быть использовано, в частности, для восстановления изношенных поверхностей катания железнодорожных колес.

Изобретение может быть использовано для изготовления и восстановления деталей и инструмента, работающих в условиях абразивного и других видов изнашивания. Электродуговую наплавку производят плавящимся электродом.

Изобретение может быть использовано при восстановлении прокатных валков прошивных станов. Предварительно осуществляют определение наиболее изношенного участка поверхности валка с разбивкой его по величине износа на параллельные локальные участки.

Изобретение может быть использовано для дуговой механизированной сварки в среде инертного газа комбинацией дуг прямого и косвенного действия. Неплавящийся электрод подключают к отрицательному полюсу первого сварочного источника питания, а изделие - к его положительному полюсу.

Изобретение может быть использовано для дуговой механизированной импульсной наплавки слоев с особыми свойствами и сварки трудносвариваемых сталей. Отрицательный полюс источника питания постоянного тока подключают к неплавящемуся электроду, а его положительный полюс подключают к изделию и к двум плавящимся электродам, имеющим разный химический состав.

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при производстве или ремонте бандажированных лопаток турбин турбомашин, выполненных из жаропрочных никелевых сплавов.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при получении износостойких покрытий на деталях из углеродистых и низколегированных сталях, работающих в условиях абразивного износа.

Изобретение относится к способу ремонта компонента газовой турбины и компоненту газовой турбины, подвергнутому ремонту указанным способом. Проводят алитирование субстрата (4) с образованием диффузионного слоя (6) глубиной от 150 до 300 мкм и покрывающего слоя (7) толщиной 100 мкм на диффузионном слое (6).

Изобретение относится к способу ремонта отливки. На ремонтируемом дефекте осуществляют разделку кромок под сварку.

Изобретение может быть использовано для упрочняющей обработки наплавленной быстрорежущей стали при изготовлении биметаллического инструмента. После механической и термической обработки заготовки корпуса инструмента осуществляют дуговую наплавку при токе от 50 до 56 А и напряжении дуги от 5 до 6 В с управлением процессом переноса электродного металла в дуге посредством импульсной подачи проволоки и синхронизированного с ней импульсного режима тока и образованием наплавленного слоя толщиной от 1 до 2 мм.

Изобретение может быть использовано для восстановления наплавкой изношенных поверхностей тел вращения. Электродуговую наплавку первого слоя износостойкого материала ведут по винтовой линии обратно-ступенчатым способом. Наплавку остальных слоев ведут поперечно колеблющимся электродом. После термообработки осуществляют механическую обработку наплавленной поверхности с использованием геомодификаторов трения. В качестве геомодификаторов трения используют вводимые со смазкой порошки, включающие серпентиниты иили шунгиты. При наплавке слоев поперечно колеблющимся электродом на колебания электрода могут быть наложены высокочастотные ультразвуковые колебания частотой не менее 15 кГц. Ультразвуковое воздействие может осуществляться во время охлаждения тела при его термической обработке. Подогрев тела осуществляют предварительный иили сопутствующий. Сопутствующий подогрев начинают со стороны, противоположной наплавке, и перемещают источник сопутствующего подогрева в направлении наплавки. Использование изобретения предотвращает искажение размеров и формы наплавляемой детали, предотвращает появление трещин в наплавке, снижает размеры припусков на механическую обработку. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Наверх