Способ электродуговой наплавки цилиндрических деталей и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электродуговой наплавке цилиндрических деталей и может быть использовано при проведении восстановительного ремонта деталей типа валов и осей. Цель изобретения - улучшение качества наплавленного металла путем повышения равномерности охлаждения и управления химическим составом. Способ наплавки включает подачу в зону горения дуги газа или пара и последующее принудительное охлаждение наплавленного металла. При этом наплавляемой детали сообщают колебания, помещая в виброкипящий слой, а в качестве материала для виброкипящего слоя используют порошки для наплавки. Установка для вибродуговой наплавки содержит корпус, механизм вибрации, механизм вращения и крепления наплавляемой детали. Механизм вибрации связан механизмом крепления наплавляемой детали, который закреплен на вибробункере и соединен с корпусом установки и механизмом вращения наплавляемой детали с помощью упругих элементов. Вибробункер установлен с возможностью поворота относительно продольной оси механизма крепления наплавляемой детали, причем ось вращения вибробункера и центр его поперечного сечения смещены. 2 с.п.ф-лы, 2 з.п.ф-лы, 2 табл., 4 ил.

СОЮЗ СОЕ ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ Vi ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

r.

Ii

ti ! д ! .!

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4438920/25-27 (22) 10.06,88 (46) 30.12.90. Бюл, !"ч . 48 (71) Оренбургский сельскохозяйственный институт (72) В,А.Демченко, И,Е.Ульман, M.Â.eåäîринов, Г,E.eèëàòoB и А.Н.Лихолат (53) 621.791.82:621,791,92.03(088.8) (56) Лившиц Л.Г., Поляченко А.В. Восстановление автотракторных деталей. M.: Колос, 1966, с.225 — 233. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ И УСТАНОВКАДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электродуговой наплавке цилиндрических деталей и может быть использовано при проведении восстановительного ремонта деталей типа валов и осей. Цель изобретения — улучшение качества наплавленного металла путем повышения равномерности охлаждения и управления химическим составом. Способ

Изобретение относится к наплавке цилиндрических деталей и можеТ быть использовано при проведении восстановительного ремонта деталей типа валов и осей.

Цель изобретения — улучшение качества наплавленного металла путем повышения равномерности охлаждения и управления химическим составом наплавляемого металла.

На фиг.1 показана установка, продольный разрез; на фиг.2 — то же, вид справа; на фиг,3 — вибробункер установки в положении для наплавки; на фиг.4 -- то же, в положении для крепления или снятия наплавляемой детали, „„Я2„„1616796 А1 наплавки включает подачу в зону горения дуги газа или пара и последующее и ринудительное охлаждение наплавленного металла. При этом наплавляемой детали сообщают колебания, помещая в виброкипящий слой, а в качестве материала для виброкипящего слоя используют порошки для наплавки, Установка для вибродуговой наплавки содержит корпус, механизм вибрации, механизм вращения и крепления наплавляемой детали. Механизм вибрации связан механизмом крепления наплавляемой детали, который закреплен на вибробункере и соединен с корпусом установки и механизмом вращения наплавляемой детали с помощью упругих элементов, Вибробункер установлен с возможностью поворота относительно продольной оси механизма крепления наплавляемой детали, причем ось вращения вибробункера и центр его поперечного сечения смещены. 2 с, и 2 э.п.ф-лы, 2 табл., 4 ил.

Корпус 1 установки для наплавки имеет направляющие 2, вдоль которых может перемещаться механизм 3 вибрации. Последний с помощью штанг 4 соединен с механизмом крепления наплавляемой детали 5, содержащим ведущую 6 и заднюю 7 бабки, которые закреплены на вибробункере 8. Ведущая 6 и задняя 7 бабки соединены с корпусом 1 с помощью упругих элементов — рессор 9. Ведущая бабка 6 подключена к механизму 10 вращения установки с помощью упругих элементов — резиновых втулок 11. Вибробункер 8 заполнен порошком

12 для наплавки и установлен с возможностью поворота относительно продольной

1616796 оси бабок 6 и 7 с помощью червячной передачи 13, причем ось вращения вибробункера 8, расположенная в плоскости Н (фиг.3 и 4)., и центр его поперечного сечения, расположенный в плоскости I! — II смещены.

Взаимное расположение механизма 3 вибрации на направляющих 2 и оси 14, связывающей штанги 4 с бабками 6 и 7, выбрано так, что возмущающая сила механизма 3 вибрации направлена по линии III III (фиг.3), проходящей под углом + 15О к вертикали. Линия 11! — 111 проходит относительно поверхности наплавляемой детали 5 со стороны, расположенной против направления ее вращения..

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Подготовленную к наплавке деталь 5 зажимают в центрах ведущей бабки 6 и задней бабки 7, при этом вибробункер 8 находится в опущенном состоянии (фиг.4) и порошок 12 не препятствует установке детали 5. Для обеспечения поворота вибробункера 8 в положение для наплавки (фиг.3) включают механизм 3 вибрации, благодаря чему порошок 12 переходит в псевдоохижен ное (виброкипящее) состояние. Поворот вибробункера 8 производят с помощью червячной передачи 13 до положения, при котором ввршина наплавляемой детали 5 располагается выше поверхности виброкипящего слоя порошка 12 на величину не более 0,3 ее радиуса со стороны, расположенной против направления ее вращения. Во время наплавки положение механизма 3 вибрации выбирают так, чтобы его возмущающая сила проходила по линии, расположенной под углом 15 к вертикали со стороны, находящейся против направления вращения детали 5 (линия II НII на фиг.3).

Увеличение количества легирующих элементов в наплавленном.металле детали

5 за счет порошка 12 для наплавки достигается уменьшением расстояния между поверхностями порошка 12 и вершины детали

5 (табл,1), а также отклонением конца линии

lII — lll в сторону наплавляемой детали 5 (табл.2).

В табл.1 показано содержание углерода (С) и легирующих элементов (Cr, Ni),â порошке, электродном и основном металлах, а также содержание С, Nl, Сг в наплавленном металле и его твердость в зависимости от расстояния между вершиной наплавляемой детали 5 и поверхностью виброкипящего слоя порошка 12 со стороны, расположенной против направления вращения детали 5, В табл,2 показано влияние расстояния между уровнем порошка и вершиной детали, а также влияние отклонения направления действия возмущающей силы от

5 вертикали на соедержание легирующих элементов в наплавленном слое.

По окончании наплавки, не отключая механизма 3 вибрации, производят поворот вибробункера 8 в положение для снятия на10 плавленной детали (фиг.4), Изменение направления действия возмущающей силы от вертикальной линии от — 15 до +15 (смещение верхнего конца линии 11Н!1 в сторо. ну наплавляемой детали на фиг.3)

15 увеличивает содержание легирующих элементов до 20 от максимально достигнутого уровня, указанного в табл,1, Физический смысл изменения содержания легирующих элементов заключается в том, что при откло20 нении линии!1НII (возмущающей силы) от вертикального положения в сторону (до +

15 ) наплавляемой детали порошок 12 приобретает способность двигаться по поверхности наплавляемой детали против

25 направления ее вращения B том случае, если уровень порошка расположен от поверхности детали 5 не ниже 0,3 ее радиуса. Изменение направления действия этой силы свыше 15 приводит к ослаблению действия

30 охлаждающей способности виброкипящего слоя, вследствие снижения его уровня со. стороны, противоположной линии действия возмущающей силы (111-11! на фиг.3) вибратора 8 относительно наплавляемой детали

35 5. Увеличение уровня виброкипящего слоя выше вершины наплавляемой детали 5 приводит к образованию наплывов, состоящих из материала порошка 12. При этом возрастает расход порошка и увеличивает40 ся неравномерноть твердости наплавленного металла. Снижение уровня свыше 0,3 значительно уменьшает легирующие и охлаждающие способности виброкипящего слоя, 45 Пример. Испытания проводили на модернизированной наплавочной установке У-653. В качестве источника вибрации использовали мотор-вибратор С-357, в котором были установлены эксцентрики с регу50 лируемой величиной эксцентриситета.

Наплавки проводили на деталь из стали 45, диаметр наплавляемых участков 25 мм, длина наплавляемых участков 50 мм, общая длина детали 300 мм. Материал электрод55 ной проволоки Нп-70, диаметр 1,4 мм.

В вибробункер з" ãðóæàëè смесь порошков; 10 мас.ч. ПГ-С27 (ПН-У40Х28Н2С2ВМ) и 18 мас.ч, ПГ-СР4(ПН-ХН80С4Р4). В качестве защитной среды испольэовали водяной пар. Режим наплавки;1 — 150 А; Он — 28 В;

1616796 частота вращения детали -6 мин; частота колебаний виброб нкерэ и наплавляемой детали — 2800 мин; амплитуда колебаний — 1,5 мм, В результате достигнуто улучшение качества наплавленного металла, колебания твердости наплавленного слоя за счет повышения равномерности охлаждения снизились до 4,4 g, (см. табл,1). Металл, наплавленный по предлагаемому способу, имеет равномерную дисперсную структуру сорбита по сравнснию с крупнозернистой ферритно-перлиной (видманштеттовой) согласно известному способу. Получено также увеличение предела прочности при растяжении и ударной вязкости наплавленного металла в среднем в 1,5 раза.

Таким образом, использование предлагаемых решений позволяет в широких пределах регулировать скорость охлаждения наплавляемых деталей и тем самым повысить качество и равномерность стр,ктуры наплавленного металла и металла в зоне термического влияния, что важно, в частности, для повышения усталостной прочности восстановленных деталей, Использование в качестве виброкипящего слоя легированных порошков для наплавки одновременно решает проблему управления химическим составом наплавляемого металла в пределах низко- и среднелегированных сталей, что позволяет увеличить твердость наплавленного слоя и повысить износостойкость восстановленных деталей.

Формула изобретения

1. Способ электродуговой наплавки цилиндрических деталей в защитной среде. при котором электроду сообщают колебания, а наплавленную деталь принудительно охлаждают, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества наплавленного слоя путем повышения равномерности охлаждения и управления химическим составом наплавленного металла, наплавляемую деталь поме.цают в бункер с порошком для наплавки, сообщают детали к бункеру колебания от возмуща,ощей силы, направленной под углом к вершинам, а вершину наплавляемой детали располагают над поверхностью порошка для наплавки.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что возмущающую силу колебаний направляют под углом ч 15 от вертикали, а вершину наплавляемой детали располагают на расстоянии не более 0,3 ее радиуса над поверхностью порошка для наплавки.

3. Установка для электродуговой наплавки цилиндрических деталей, содержащая корпус, механизм вибрации, механизм вращения и крепления наплавляемой детали, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества наплавленного слоя путем повышения равномерности охлаждения и управления химическим составом наплавленного металла, механизм вибрации связан с механизмом крепления наплавляемой детали, который закреплен на вибробункере и соединен с корпусом установки и механизмом вращения наплавляемой детали с помощью упругих элементов.

4.Установка поп З,отлича ющаяс я тем, что вибробункер установлеH с возможностью поворота относительно продольной оси механизма крепления наплавляемой детали, причем ось вращения вибробункера и центр его поперечного сечения смещены.

Таблица 1

3616796

Таблица 2

16)6796

Составитель Д. Слинко

Техред M,Моргентал Корректор Т. Палий

Редактор M. Петрова

Производственно-издательский комбина.г "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4088 Тираж б54 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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