Способ восстановления изношенных деталей

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для восстановления твердосплавных деталей. Цель изобретения - расширение технологических возможностей при восстановлении твердосплавных деталей. Способ заключается в том, что нерабочую поверхность изношенной детали шлифуют, притирают и обезжиривают. Сопрягаемую поверхность металла, компенсирующего износ, подвергают аналогичной обработке. Заполняют стык флюсом. Помещают деталь в пресс-форму, нагревают до температуры 1673...1723 К и подвергают пластической деформации со скоростью 0,00007...0,00004 с<SP POS="POST">-1</SP>. При этом происходит процесс совмещения диффузионной сварки и горячей пластической деформации. Металл детали вытесняется в зазоры пресс-формы и заполняет ее объем. После этого деталь охлаждают и подвергают механической обработке до номинального размера. Способ позволяет расширить диапазон его использования и отказаться от трудоемкой технологии восстановления твердосплавных деталей. 3 ил.

союз советсних социллистичесних

РЕСПУБЛИН (51) 5 В 23 P б/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоБРетениям и отнРцтиям пРИ гннт сссР

{21) 4087098/31-27 (22) 14.05,86 (46) 07.06,90, Бюл, М 21 (71) Краматорский индустриальный институт (72) В.Ф.Потапкин, В.A.Ôåäoðèíoâ, А.В.Сатонин и Л,В.Майоров (53) 621,771.29 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .," 874249, кл. В 23 Р б/02, 1979, (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ 0ЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и мажет быть использовано для восстановления твердосплавных деталей. Цель изобретениярасширение технологических возможностей при восстановлении твердосп тавных деталей. Способ заключается в том, что нерабочую поверхность изноИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для восстановления до первоначальных геометрических размеров изношенного твердосплавного штампового, прессового и волочильного инструмента.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей при восстановлении твердосплавных деталей.

Способ заключается в том, что при восстановлении первоначальных геометрических размеров изношенных твердосплавных деталей, ыапример матриц.и фильер, определяют массу изношенного и талла детали, подготавливают эле2 шениой детали шлифуют, притирают и обезжиривают. Сопрягаемую поверхность металла, компенсирующего износ, подвергают аналогичной обработке. Заполняют стык флюсом. Помещают деталь в пресс-форму, нагревают до температуры 1673...1723 К и подвергают пластической деформации со скоростью .0,00007-0,0004 с - . При этом происходит процесс совмещения диффузионной сварки и горячей пластической деформации, Металл детали вытесняется в зазоры пресс-Формы и заполняет ее об«ьем. После этого деталь охлаждают и подвергают механической обработке до номинального размера.

Способ позволяет расширить диапазон его использования и отказаться от трудоемкой технологии восстановления твердосплавных деталей. 3 ил. мент из такого же сплава для наращивания изношенной детали, масса которого превышает массу изношенного металла на величину допуска под шлифовку, соединяемые поверхности изношенной детали и наращиваемого элемента шлифуют, притирают, после чего восстанавливаемую деталь и наращиваемый элемент обезжиривают, покрывают слоем флюса и устанавливает в графитовую пресс-форму, где нагревают до 16731723 К, затем осуществляют одновременное горячее прессование восстанавливаемой детали и наращиваемого элемента со скоростью 0,00007-0,0004 с до =-occ @aoazews первоначальных гео1569159 . метрических размеров твердосплавной детали, после чего деталь охлаждают вместе с пресс-.формой, затем извлекают и подвергают механической обраЭ ботке.

После шлифовки рабочий контур восстановленной детали, например матрицы или фильтры, будет полностью соответствовать аналогичному контуру нового инструмента, а указанные матрицы или фильеры могут быть вновь использованы для производства металлопродукции заданных типоразмеров.

Нижний предел температуры, т.е.

1673 К, обусловлен необходимостью обеспечения достаточной пластичности деформируемого сплава, При этой тем- пературе сохраняется исходная зернистость сплава, отсутствуют микро- 20 трещины, Верхний предел рабочей температуры, т.е. 1723 К, ограничивается повышенной склонностью деформируемого материала к росту зерен карбидной фазы при перегреве. 25

Минимальная скорость деформации

0,00007 с обуславливается максимально возможной выдержкой при рабочей те. пературе, не приводящей к заметному росту карбидной фазы и связанНому с этим снижению механических

c,âoéñòâ деформируемого сплава. Увеличение скорости деформации 0,0004 с

Приводит к потере сплошности, возникновению микротрещин и пустот и связанному с этим снижению прочности и

35 эксплуатационных свойств °

Так как компоненты твердых сплавов интенсивно окисляются при нагреве до температуры, превышающей 1723 К, 0 то любую высокотемпературную обработку (сварка, спекание) твердосплавных деталей необходимо осуществлять в вакууме или в среде защитных газов, Применение флюса позволяет осуществлять процесс восстановления твердосплавных деталей на воздухе без окисления металла, что позволяет избежать защитной атмосферы или создания глубокого вакуума и, как следствие, значительно упростить конструкцию техно- 0 логического оборудования. Следовательно, одновременный нагрев восстанавливаемой детали и наращиваемого элемента соответствующей массы до 16731723 К, а затем их одновременное горячее прессование со скоростью

0,00007-0,0004 с " под слоем флюса, обеспечивает в своей совокупности полное восста новление первона чальныхгеометрических размеров твердосплавной детали, нарушенных вследствие равномерного износа последнего.

Предлагаемый способ позволяет восстанавливать твердосплавные детали, как со сколами, так и без заметного образования износа рабочего инструмента, т,е, при относительно ровной площадке износа, а также твердосплавные детали, вышедшие из строя ввиду повышенного равномерного износа их рабочих поверхностей, что в свою очередь свидетельствует о расширении диапазона использова ния рассматриваемой технологии восстановления твердосплавных деталей.

На фиг, 1 показана установка для восстановления изношенных твердосплавных матриц и фильер, общий вид в плане; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1 (первоначальный контейнер с восстанавливаемой твердосплавной матрицей в начале процесса восстановления); на фиг, 3 — разрез А-А на фиг. 1 (прессварочный контейнер с восстанавливаемой твердосплавной матрицей по окончании процесса восстановления), Установка, реализующая предлагаемый способ восстановления изношенных матриц и фильер, состоит из станины

1, на боковых направляющих 2 которой с возможностью перемещения вдоль оси восстанавливаемого твердосплавного инструмента размещен суппорт 3, сопряженный посредством шаровой опоры

4 с нажимным ви-tTQM 5, имеющим гайку

6, размещенную неподвижно в правой поперечине станины. Непосредственно на суппорте 3, а также на левой поперечине станины 1 размещены соответ— ственно подвижный 7 и неподвижный 8 медные электроды, сопрягаемые в процессе восстановления с торцовыми поверхностями прессварочного контейнера

9. С целью исключения замыкания сварочного тока через станину боковые направляющие последней сопряжены с левой поперечиной через изолирующие прокладки 10. Нагрев элементов прессварочного контейнера 9 осуществлялся за счет теплового действия переменного электрического тока, подаваемого на электроды 7 и 8 понижающего трансформатора 11, а изменение интенсивности разогрева, а вместе с тем и достижение требуемой температуры осу5 15 ществляется при помощи тиристорного регулятора 12, подключенного в первичную цепь трансформатора 11 и изменяющего соотношения пропущенных и задержанных периодов тока промышленной частоты.

Непосредственно прессварочный контейнер 9 состоит из графитовых пуансонов 13, сопряженных по торцовым поверхностям с медными электродами 7 и

8, графитовый пресс-формой 14, гра- фитового стержня 15, регулировочного винта с термопарой 16 и термоизолирующего асбестового кожуха 17. При этом восстанавливаемая твердосплавная матрица 18 и дополнительный твердосплавный элемент 19 размещены во внутренней расточке графитовой прессформы 14; сопряжены между собой по внутренним торцовым поверхностям В, а по наружным сопряжены с графитовыми пуансонами 13. Графитовый же стержень 15, имеющий наружный диаметр, равный диаметру внутреннего рабочего отверстия восстановленной матрицы 20, размещен во внутренней расточке вос- станавливаемой матрицы и центрируется относительно продольной оси последней при помощи внутренних расточек, выполненных в графитовых пуансонах 13.

Предлагаемый способ восстановления изношенных твердосплавных матриц и фильер в самом общем случае заключается в следующем.

Предварительно из твердосплавной матрицы, не подлежащей восстановлению, вырезают дополнительный твердосплавный элемент массой, превышающей на величину допуска под шлифовку снижение первоначальной массы восстанав-. ливаемой матрицы вследствие ее износа, а затем шлифуют и полируют вну.тренние торцовые поверхности В твердосплавных матриц и дополнительного элемента, обеспечивая при этом их требуемую плоскостность и удаление окисных пленок. Затем восстанавливаемую матрицу 18 и дополнительный эле» мент 19 покрывают флюсом и устанавливают во внутренней расточке графитовой пресс-формы 14, после чего собирают прессварочный контейнер 9, так как это показано на фиг. 2. Собранный контейнер размещают между электродами 7 и 8, поджав при этом всю систему электродом 7 при помощи нажимного винта.

69159

По мере готовности установки на трансформатор подают электрический ток, регулируя и интенсивность разо5 грева свариваемых деталей при помощи тиристорного регулятора. Электрический ток, проходя через электроды, графитовые пуансоны, восстанавливаемую матрицу и дополнительный твердосплавной элемент, разогревает последние и по мере достижения требуемой температуры, контролируемой термопарой, вращая нажимной винт, производят одновременную диффузионную сварку и пластическую осадку твердосплавного комплекта, придавая его наружному контуру габариты первоначального наружного контура восстанавливаемой матрицы и заполняя тем са20 мым участки ее рабочего износа. Строгая же цилиндричность рабочего отверстия восстановленной матрицы обеспечивается графитовым стержнем. По мере окончания процесса восстановле25 ния электрическое питание на трансформатор отключают, прессварочный контейнер охлаждают на воздухе до комнатной температуры, после чего его разбирают и извлекают восстанов30 ленную матрицу с графитовым стержнем.

После удаления 1-рафитового стержня восстановленную твердосплавную матрицу направляют на участок шлифовки и после окончательной обработки рабочего отверстия на требуемый размер она вновь может быть использована в качестве деформирующего инструмента.

Аналогичной является и технология твердосплавных фильер с единственным

40 отличием, заключающимся в том, что графитовый стержень в этом случае выполнен не цилиндрическим, а в соответствии с геометрическими размерами рабочего отверстия именно филье45 Ры

Пример. Восстановлению подвергают изношенные матрицы метизного производства, выполненные из твердого сплава ВК25 с наружным диаметром

50 D = 15 мм, высотой L, = 20 мм и диаметром внутреннего отверстия, изменяющимся вследствие износа с d = 18 мм

P до d < = 18, 1 мм. Пресс-форма выполнена из графита с диаметром внутренней

55 расточки, равным 45 мм, такой же диаметр, но уже наружный имели и графитовые пуансоны. Наружный диаметр графитового стержня с учетом припуска под последующую шлифовку 17,0 мм.

1569159

Предварительно из такой же твердосплавной матрицы, не подлежащей восстановлению вследствие наличия глубоких трещин путем порезки на электро5 исковом станке изготовлен дополнительный твердосплавный элемент с наружным диаметром 45 мм, шириной Ь =

1,13 мм и диаметром внутреннего отверстия, равным d = 19 мм. После этого внутренние поверхности В и восстанавливаемой матрицы и дополнительного элемента шлифуют алмазным кругом и притирают на чугунном притире с использованием алмазной пасты ACM

28/40. По мере достижения показателей микронеровностей обрабатываемых поверхностей, не превышающих 0,1, восстанавливаемую матрицу и дополнительный твердосплавный элемент промывают ацетоном, покрывают флюсом следующего состава, мас,3: . Окись кобальта 3-5

Натрий фтористый 4-5

Калий фтористый 4-5 25

Литий хлористый 4-6

Натрий вольфрамовокислый О, 5-1

Графит 8-10

Борный ангидрид Остальное после чего устанавливают по внутрен- аО ней расточке графитовой пресс-формы между двумя графитовыми пуансонами, .разместив при этом предварительно во внутреннем .отверстии, как это показ;..но на фиг. 2, графитовый стержень.

После этого всю прессварочную оснастку закрывают термоизоляционным асбестовым кожухом и после установки регулировочного винта с платинородийплатиновой термопарой весь комплект 40 в виде прессварочного контейнера размещают между торцовыми поверхностями двух медных электродов опытно-промышленной установки. Нагрев свариваемого комплекта осуществляют за счет теплового воздействия переменного электрического тока, подаваемого на. электроды от понижающего трансформатора, имеющего мошность 240 кВт и обеспечивающего величину тока до

6000 А при напряжении до 6 В. Изменение интенсивности разогрева осуществляют при помощи тиристорного регулятора, подключенного в первичную цепь трансформатора и позволяющего коммутировать электрический ток до 640 А при напряжении 380 В с частотой 1 Гц.

Сущность регулирования заключается s изменении соотношения пропущенных и задержанных периодов тока промышленной частоты.

По мере десятиминутного разогрева твердосплавного комплекта до температуры 1750 К, вращая нажимной винт и перемещая тем самым в осевом направлении суппорт и электрод, осуществляют одновременно диффузионную сварку восстанавливаемой твердосплавной матрицы с дополнительным твердосплавным элементом и их уже совместную пластическую деформацию, обусловленную наличием процессов перегрупйировки, жидкого течения перекристаллизации через жидкую фазу и т.д. Температуру твердосплавного комплекта в данный момент времени, уменьшив интенсивность подаваемого электрического тока, поддерживают в интервале

1673-1723 К.

Наиболее благоприятными условиями . для восстановления изношенных твердосплавных деталей RBJlHIQTcH: температура нагрева в пределах 1673-1723 К, скорость деформирования в пределах

0,00007-0,0004 с " . После осадки в течение 10 мин (при уменьшении времени осадки скорость осадки увеличивается выше критической, при которой возможно появление микротрещин и пустот) твердосплавного комплекта на величину ширины дополнительного элемента, а следовательно, и по мере достижения расстояния между пуансонами, заполненного твердым сплавом, равного первоначальной высоте восстанавливаемой матрицы L = L, = 20 мм, электрическое питание трансформатора отключают и по мере охлаждения на воздухе элементов прессварочного комплекта до комнатной температуры его разбирают и извлекают восстановленную твердосплавную матрицу, имеющую наружный диаметр D = 45 мм, высоту Т =

20 мм и диаметр внутреннего отверстия d = 17,0 мм.

Использование способа восстановления изношенных деталей позволяет расширить диапазон его использования и отказаться от трудоемкой технологии, упростить конструкцию оборудования и, в конечном счете, значительно снизить эксплуатационные расходы на деформирующий рабочий инструмент. формула изобретения

Способ восстановле--. .-: изношенных деталей, за.ключающийся в очистке ее

9 1569159

1О нерабочей поверхности, нанесение на ких возможностей при восстановлении нее компенсирующего износ металла с твердосплавных деталей, нагрев осуучетом под последующую механическую ществляют до 1673-1723 К, а пластиобработку и их совместной пластичес- ческую деформацию - co скоростью кой деформации в пресс-форме в нагр.- деформации 0,00007-0,0004 с, при

«1 том состоянии, а также окончательной этом перед нанесением компеНсирую- . механической обработке в номинальный щего износ металла стык покрывают размер, отличающийся тем, флюсом, что, с целью расширения технологичес1569159

Соста витель A. Сушкин

Редактор С.Патрушева Техред M.Äèäûê Корректор Н.Король

Тираж 598 Подписное

Заказ 1416

ВНИИПИ Г:>сударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

C » ««»« н Il . .роизводственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул. Гагарина, 101