Устройство для нанесения покрытий из порошковых материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз CoBeTclcHx

Социалистических

Республик

l

c, (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.08.79 (21) 2811935/22-02 (5!) M. Кл.а

B 22 D 19/08 с присоединением заявки №вЂ”

В 22F 7/04

Гасударственный комлтет (23) Приоритет—

СССР

Опубликовано 15.11.81. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 25.11.81 (53) УДК 62! .762. .763(088.8) по делам нэобретеннй,н DTNpbfTNH!

Л. П. Кашицын, Н. Н. Дорожкин, С. Э. Завистовский и М. Я. Кулиш (72) Авторы изобретени»

Институт проблем надежности н долговечности- машин /

АН Белорусской CCP (7I ) Заявитель (54) УСТРОР|СТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИИ ИЗ ПОРОШКОВЪ|Х

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для нанесения покрытий из металлических порошков иа торцовые и другие поверхности металлических деталей, и может быть использовано для упрочнения и восстановления быстроизнашиваемых рабочих поверхностей, а также для изготовления биметаллических изделий.

Известно устройство для индукционной наплавки порошка, помещенного в канавку торцовой поверхности втулки, в котором наложение колебаний на изделие осуществляют от специального внбропривода (1).

Недостатком этого устройства является сложность, обусловленная применением специальных приводов для приведения в колебательное движение пуансона либо упрочняемой детали.

Известно также устройство для нанесения покрытий из порошковых материалов, наложение механических колебаний в котором осуществляют за счет бесконтактного возбуждения упругих колебаний в расплавленном материале наносимого слоя путем воздействия на него высокочастотного поля, излучаемого нагревательным индуктором (21.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для нанесения покрытий иэ порошковых материалов, содержащее опрру с упругим элементом и индуктор высокочастотной установки для нагрева и-возбуждения упругих механических колебаний (31.

При обычных температурных режимах нагрева, свойственных методам порошковой металлургии (равным, например, 0,6 — 0.8 температуры плавления материала порошка), порошок находится в твердо-вязком состоянии, и известное устройство для нанесения покрытий, создающее наложение уси-. ленных упругим элементом механических колебаний от электромагнитного поля ин-, т» духтора, не обеспечивает высокого эффекта уплотнения в наносимом слое, а следовательно, требуемой его прочности н соединения с основой. Налагаемые вибрации способствуют лучшей укладке частиц. Однако контактные давления, возникающие

20 при соударении частиц, оказываются недостаточными для того, чтобы в данных температурных условиях вызвать существенную пластическую деформацию металличес880625 ких порошинок и интенсивную усадку всего слоя. Поэтому известное устройство пригодно лишь для нанесения покрытий из порошковых материалов, ловеденных до расплавления. Вибрации в данном случае способствуют лучшему устранению пор и раковин, нарушающих сплошность и качество эатвер левающего слоя.

Цель изобретения — повышение эффективности уплотнения покрытия и расширение технологических возможностей работы устройства.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее опору с упругим элементом и индуктор высокочастотной установки для нагрева и возбуждения упругих механических колебаний, снабжено пуансоном и связанным с последним дополнительным упругим элементом, установленными с возможностью образования с остальной системой замкнутого колебательного контура, причем жесткость дополнительного элемента меньше жесткости упругого элемента опоры.

В предложенном устройстве для нанесения покрытий изделие, установленное на упругий элемент, и пуансон, прикрепленный к упругому элементу меньшей жесткости, образует единый замкнутый упруго нагруженный контур. При бесконтактном возбуждении упругих колебаний в указанном замкнутом контуре два названных упругих элемента разной жесткости работают как один упругий элемент суммированной жесткости.

При этом также, как и в известном устройстве, у которого изделие со слоем порошка установлено только на олин упругий элемент, .достигается эффект усиления механических колебаний, возбуждаемых от электромагнитного поля индуктора, Однако вслед-. ,ствие разной жесткости каждого из упругих элементов, заключенных в единый замкнутый колеблющийся контур, со стороны контактирующей со слоем поверхности пуансона возникает динамический знакоперемен-. ный спектр давлений, который и обеспечивает существенное повышение эффективности уплотнения.

По сравнению с ранее известными устройствами характерная особенность предложенного состоит в том, что в нем одновременно с вибрирующим изделием вибрирует и пуансон, передающий упруго налагаемое давление на слой.

На чертеже схематически изображено предложенное устройство.

Устройство состоит из основания 1, при-. крепляемого с помощью винтов 2 к плите 3 с регулируемой высотой подъема. На основании 1 установлен упругий элемент — пружина 4 сжатия, по торцу которой располо жено опорное кольцо 5. На нем помегцена деталь 6 с порошковым материалом 7 и уложенной поверху асбестовой прокладкой 8.

На прокладку и слой опирается своей коль евой поверхностью пуансон 9, оснащен4 ный хвостовиком 10. К хвостовику 10 прикреплен один из концов пружины ll растяжения, выполняющей роль второго упругого элемента заведомо меньшей жесткости.

Второй противоположный конец этой пружины прикреплен к регулировочному винту 12 с гайкой 13, помещаемых на основа- ние 1. В зоне расположения наносимого на деталь слоя находится нагревательный индуктор 14 установки ТВЧ.

Устройство работает следующим образом, Деталь 6 с засыпанным порошковым материалом 7 и уложенной поверху асбестовой прокладкой 8 устанавливают на опорном кольце 5. На прокладку и слой помещают кольцевой поверхностью пуансон 9 с хвостовиком 10. После этого пружину 4 . сжимают до соприкосновения ее витков и попадания хвостовика пуансона в центральное отверстие, расположенное в основании l.

Конец хвостовика соединяют с одним из свободных концов пружины 11, на втором конце которой заранее закрепляют регулировочный винт 12 с гайкой 13. Сжатую до предела пружину 4 постепенно опускают, возвращая ее в исходное состояние. При этом сквозь отверстие в основании 1 вовнутрь пружины 4 вводится пружина 11 меньшей жесткости. Гайку 13 сначала навинчивают на винт 12 до момента контакта ее с основанием 1. При дальнейшем навинчивании гайки 13 на винт 12 деформируется соответственно пружина 11 растяжения и зо пружина 4 сжатия. Причем величину завинчивания гайки 13 относительно винта 12 ведут до тех пор, пока совместная деформация от обеих пружин не превысит возможную величину усадки .слоя. В данном случае гарантируется упругое запирание колебательного контура, которое в статическом состоянии равносильно приложению небольшого (в пределах упругих свойств деформированной пружины 11) первоначального давления на материал 7, а в ди4О намическом состоянии — - причиной возникновения знакопеременных нагрузок. Давление на материал 7 от пружины 11 передается на пружину 4 через деталь 6 и опорное кольцо 5. Пружина 4 частично дефор мируется, а деталь и слой оказываются как

4> бы зажатыми между двумя упругими элементами разной жесткости. В результате. такого закрепления детали образуется упpyro замкнутая система, в которой осущест-. влено наложение давления на наносимый порошковый слой и сохранена колебатель.ная способность изделий и пуансона.

После того как с помощью винтов 2 основание 1 прикрепляют к плите 3 с peryлируемой высотой подъема, нагреваемый участок детали 6 вводят в зону действия нагревательного индуктора 14. При включенном источнике нагрева переменное электромагнитное поле, создаваемое индукто. ром 14, нагревает изделие в зоне располо880625 ження слоя и вызывает интенсивные механические колебания вместе с пуансоном. Происходит это следующим образом. В какой-! то момент времени, например, при наложе- нии мгновенного импульса силы от магнитного поля, направленного вверх, с указан- S нрй силой суммируется действующее в том же направлении усилие предварительно сжатой пружины 4. Равновесие упруго замкнутой системы от этого нарушается, предварительно сдеформированная в статическом состоянии пружина 4 частично как бы раз- 10 гружается от ранее действующей на нее силы, увеличивает свою длину и перемещает деталь 6 и пуансон 9 вверх. Одновременно с перемещением пуансона 9 вверх на некоторое значение увеличивает перво- !з начальная деформация пружины 11. В результате возникает дополнительное усилие и к ранее действующему статическому давлению на материал 7 со стороны кольцевой поверхности 9 добавляется давление от усилия, возникающего от дополнительной деформации пружины 11. Перемещение пуан сона с деталью вверх происходит до тех пор, пока силы, действующие в противоположных направлениях, не уравновесятся.

С .изменением напряженности мгновенного импульса силы на противоположное с упомянутой силой сумм ируется действую щее в том же направлении сжимающее усилие пружины 11. При этом в крайнем верхнем положении растягивающее усилие, действующее на пружину 4, уменьшается на величину мгновенно возникающей импульсной магнитной силы, а сжимающее усилие пружины 11 увеличивается на ту же величину и имеет в этот момент максимальное значение. В указанном состоянии упруго замкнутого контура равновесное состояние верхнего положения нарушается, деталь 6 с пуансоном 9 начинает перемещаться вниз. Причем по мере нх перемещения вниз увеличивается деформирующее сжатие пружины 4, а следовательно, и величины возникающего осевого усилия и давления, передаваемого на материал 7 кольцевой поверхностью пуансона 9. Постепенно возрастающие усилия и давления достигают своего наибольшего значения в крайнем нижнем положении, в котором усилие максимально деформированной пружины 4 не уравновешивается с суммарным усилием деформирующей ее пружины I! и допол. нительно действующей мгновенной силы магнитного поля.

При новом изменении направленности мгновенного импульса силы равновесное состояние нижнего положения упруго зам-. кнутой системы по указанным ранее причинам нарушается, и деталь 6 вместе с пуансоном 9 опять начинает перемещаться вверх.

25 зо зз

ЗО

В процессе этого перемещения вновь возникает дополнительное осевое усилие и давление на слой. Достигнув крайнего верхнего положения, деталь вместе с пуансоном перемещается в нижнее, из нижнего — в верхнее и т. д.

В замкнутом упругом контуре колебания изделия и пуансона осуществляются с одной и той же частотой. Однако вследствие различной жесткости пружин 4 и I l, несбалансированности детали 6 н пуансона 9 (они имеют разный вес) наблюдается различие в размахах их колебаний. Одинаковость собственных частот колебаний при одновременном различии их амплитуд приводит к возникновению дополнительных инерционных нагрузок в действующем знакопеременном спектре давлений, а в результате — к интенсификации процесса уплотнения порошка в спекаемом и припекаемом слое.

Использование предлагаемого устройства для нанесения покрытий обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества: достижение заданных прочностных свойств в покрытиях происходит при пониженных энергоэатратах; существенно повышаются показатели надежности и качества изделий с покрытиями иэ порошковых материалов.

Формула изобретения

Устройство для нанесения покрытий из порошковых материалов, содержащее опору с упругим элементом и индуктор высокочастотной установки для нагрева и возбуждения упругих механических колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности уплотнения покрытия и расширения технологических возможностей работы устройства, оно снабжено пуансоном и связанным с последним дополнительным упругим элементом, установленными с возможностью образования с остальной системой замкнутого колебательного контура, причем жесткость дополнительного элемента меньше жесткости упругого элемента опоры.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Дорожкин Н. H., Кузнецов В. В.

Ощепков Ю. П. Индукционное упрочнение вращающихся втулок торцовых уплотнений.

Информационный листок, № 197, сер. 10—

09, БелНИИНТИ. Минск, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 228169 кл. В 23 P 3/10, !966.

3. Авторское свидетельство СССР № 597543, кл. В 23 P 3/10, 1976.

Составитель Л. Гамаюнова .

Редактор М. Бандура Техред А, Бойкас Корректор Н. Степ

Заказ 9812/18 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал AHI1 «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4