Способ изготовления двухслойных полых цилиндрических деталей

 

ОП ИСАНВЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистических

Республик

< 722723 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.03.77 (21) 2469404/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл

В 23 P 3/08

Геаудеротееиный комитет

ato делан изобретений к открытей

Опубликовано 25.03.80. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 26.03.80 (53) УДК 621.771..8 (088.8) (72) Автор изобретения

П. А. Прудников

Черкасский проектно-конструкторский технологический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПОЛЫХ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для покрытий внутренних цилиндрических поверхностей деталей, например, втулок, слоем цветного металла или сплава.

Известен способ планирования при отливке биметаллических втулок, когда внутрь вращающейся втулки загружается твердая шихта, которая затем с помощью ТВЧ плавится и образует планирующий слой (1) .

Известен способ изготовления многослойных подшипниковых изделий, сущность которого заключается в нанесении на поверхность детали слоя антифрикционного материала с последующим спеканием его (2).

Известен способ планирования цилиндров, включающий установку в отверстие цилиндра планирующей заготовки, и цилиндра с созданием вакуума в зазоре между ними и раздачу подстуженной заготовки до полного охлаждения цилиндра с непрерывным вакуумированием зазора (3) .

Известен способ наплавки металлов на внутреннюю поверхность полых металлических деталей, при котором наплавляемый металл в виде стружки насыпают в отверстие детали, закрепленной во вращающемся при2 способлении, вставляют в отверстие с обоих концов пуансоны, сдавливают брикет стружки, который под действием трения плавится и кристаллизуется на внутренней поверхности наплавляемой детали (4).

Нагревание брикета стружки происходит по торцам пуансонов, при этом, выдавливаясь по зазору между пуансоном и внутренней поверхностью детали, металл остывает и не сцепляется с деталью, так как зоны нагревания движутся к средине детали, а

)о наплавляемый металл перемещается к концам детали.

Для преодоления сил трения между стенками детали и слоем покрытия во время выдавливания необходимы значительные усилия, которые в сочетании с охлаждением слоя покрытия, соприкасающегося с холодными стенками и перемещающегося относительно их, приводят к образованию поперечных трещин на слое покрытия.

Целью изобретения является повышение технологичности процесса и качества покрытия.

Это достигается тем, что плакирование производят путем взаимодействия вращающегося пуансона и покрытого тонким слоем

722723 легкоплавкого металла (олова, цинка) прутковой заготовки из цветного металла или сплава с использованием нагревания трением по грубо обработанной и очищенной поверхности цилиндрического отверстия с последовательным перемещением зоны нагревания вдоль оси отверстия, с последующим уплотнением нанесенного слоя в холодном состоянии методом пластической деформации (дорнованием, раскатыванием, выглаживанием) и кратковременным нагреванием детали до температуры плавления слоя легкоплавкого металла (олова, цинка).

На фиг. 1 и 2 изображена схема плакирования в начале и конце процесса соответственно.

В державку 1 устанавливают детали 2 с цилиндрическим отверстием и закрепляют.

Внутрь детали на полную длину отверстия вводят заготовку 3 до соприкосновения с вращающимся пуансоном 4 и прижимают к нему с определенным усилием, равным

6 — 8 кг/мм, в зависимости от материала заготовки.

В результате трения металл заготовки 3 нагревается и обтекает пуансон 4. После прикосновения разогретого металла к торцу детали 2 последнюю вместе с державкой 1 начинают с постоянным определенным усилием подавать в сторону пуансона 4, не прекращая осевого усилия на заготовку 3.

При этом недостаточное усилие подачи детали снижает производительность процесса, а черезмерное увеличение усилия приводит к утоньшению или даже к разрыву слоя покрытия. Оптимальная величина этого усилия составляет 0,10 — 0,15 усилия, прилагаемого для разогревания заготовки до пластичного состояния.

Металл заготовки 3, равномерно вытягиваясь, покрывает внутреннюю поверхность отверстия детали 2, заполняя неровности и образуя плакирующий слой, причем толщина слоя регулируется в широких пределах в зависимости от размеров отверстия детали и пуансона 4.

После окончания процесса деталь 2 с образованным внутри нее плакирующим слоем 5 отделяют от заготовки и в охлажденном состоянии подвергают пластической деформации с целью устранения усадочных зазоров.

Затем деталь нагревают до температуры плавления соединительного слоя (олова, цинка) и охлаждают.

Толщину слоя и размеры инструмента подбирают так, чтобы исключить последующую черновую обработку внутренней поверхности нанесенного слоя.

Длина плакируемого отверстия ограничивается только теплостойкостью инструмента и жесткостью заготовки. Диаметр прутковой заготовки выбирается на 3 — 5 нм меньше диаметра пуансона.

Применение предложенного способа позволит значительно уменьшить расход цветных металлов и сплавов при изготовлении втулок, при этом себестоимость деталей может быть снижена в 5 — 6 раз.

Способ плакирования осуществлен в лабораторных условиях на токарно-винторезном станке 1К62. Плакированию подвергаются втулки с размерами 25 )(021, 5 X 35, изготовленные из стали СТ. 3, диаметр пуансона 19,8 мм.

Параметры усилий подач заготовки и деталей ограничивается физическими воз16 можностями рабочего и рассчитывается по моментам, приложенным для поворота маховиков станка.

Прочность соединения нанесенного слоя со стенками втулок обеспечивает их работоспособность, пробу производят после дор15 нования и кратковременного нагревания, на вырезанных вдоль втулок образцах шириной 5 мм без замеров усилий отрыва.

Структура покрытия по видимым признакам идентична структуре заготовки.

ze Исследования показали, что увеличение отношения усилия подачи детали к усилию подачи заготовки выше 0,15 приводит к дефектам покрытия, при отношении тех же величин менее 0,10 заметно снижается производительность процесса.

Формула изобретения

1. Способ изготовления двухслойных полых цилиндрических деталей, включающий щ установку в цилиндрическое отверстие детали плакирующего материала в виде прутка, нагревание его трением вращающегося пуансона и одновременную осадку пуансоном, а также плакирование, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности процесса и качества покрытия, перед нагревом пруток покрывают тонким слоем легкоплавкого металла, а плакирование осуществ- ляют путем вытягивания в процессе осадки осаженной части металла за счет продоль4О ного перемещения детали и плакирующего прутка относительно пуансона.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе плакирования зону нагрева металла перемещают вдоль оси отверстия путем воздействия на деталь усилием, равным 0,10 — 0,15 усилия разогревания заготовки пуансоном до пластического состояния.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что деталь после нанесения плакирующего слоя нагревают до температуры плавления слоя легкоплавкого металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 325089, кл. В 22 D 13/02, 1970, 2. Авторское свидетельство СССР

ss № 446355, кл. В 22 D 7/00, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР № 374914, кл. В 22 P 11/02„ 1971.

4. Авторское свидетельство СССР № 376196, кл. В 23 К 19/00, 1971.

722723

Составитель Н. Кулакова

Редактор Л. Народная Техред К. Шуфрнч Корректор Е. Папп

Заказ 227/8 Тираж 1160 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4