Устройство для наплавки трением

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для ремонтно-восстановительной и износостойкой плоскостной наплавки цветными и черными металлами. Цель изобретения - повышение производительности и качества процесса наплавки, а также долговечности устройства. Образующие внутренней конусной рабочей поверхности профильной прижимной втулки в основании выполнены с переходом в плоскость, перпендикулярно оси цилиндрического отверстия, и наклонены под углом 18-22° относительно упомянутой оси. Высота конусной рабочей части втулки определяется из заданного соотношения. Снижается интенсивность износа элементов устройства, обеспечивается непрерывность процесса. 1 ил.'

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 20/12

ЬЗ

iÎ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4793708/27 (22) 20.02.90 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Производственное объединение "Электростальтяжмаш" (72) В.М.Овчинников и Н.В.Решетникова . (53) 621.791.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 248470, кл. В 23 К 20/12, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПЛАВКИ ТРЕНИЕМ (57) Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для ремонтно-восстановительной и износоИзобретение относится к сварочному производству и предназначено для ремонтно-восстановительной и износостойкой наплавки железоуглеродистых сплавов, а также меди и ее сплавов на железоуглеро-.. дистую основу.

Известно устройство для наплавки трением, содержащее корпус, полый шпин-, дель, на нижнем конце которого закреплен механизм подачи наплавочного прутка, вйполненный в виде трехкулачкового зажим-: ного патрона, и привод вращения: шпинделя.

Недостаток устройства заключается в том, что оно не обеспечивает высокую ripoизводительность процесса наплавки, т.к. на торце наплавочного прутка образуется "воротник", т.е. слой пластически деформированного и .выдавленного из зоны контакта разогретого металла наплавочного прутка, „„SU „„1712107 А1 стойкой плоскостной наплавки цветными и черными металлами, Цель изобретения— повышение производительности и качества процесса наплавки, а также долговечности устройства, Образующие внутренней конусной рабочей поверхности профильной прижимной втулки в основании выполнены с переходом в плоскость, перпендикулярно оси цилиндрического отверстия, и наклонены под углом 18 — 22 относительно упомянутой оси. Высота конусной рабочей части втулки определяется из заданного соотношения. Снижается интенсивность износа элементов устройства, обеспечивается непрерывность процесса. 1 ил. препятствующего нормальному протеканию процесса наплавки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для наплавки трением, содержащее приводной полый шпиндель, механизм зажима и подачи наплавочного прутка и сменную профильную прижимную втулку, имеющую со стороны рабочего торца внутреннюю конусную рабочую часть, переходящую в осевое цилиндрическое отверстие., Недостаток данного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает высокую производительность и качество наплавки железоуглеродистых сплавов, а также меди и ее сплавов на железоуглеродистую основу, т.к. при увеличении скорости подачи наплавочного прутка выдавленный из зоны контакта, разогретый и пластически деформированный металл прутка, прижимаемый к поверхности детали конусной час1712107 тью профильной втулки, заклинивается в ее рабочем пространстве и приваривается к поверхности конуса, что препятствует нормальному протеканию процесса наплавки.

Другим недостатком устройства является ограниченный срок эксплуатации профильной втулки, обусловленный интенсивным износом ее конусной рабочей части разогретым до высокой температуры пластически деформированным металлом наплавочного прутка.

Целью изобретения является повышение производительности и качества наплавки железоуглеродистых сплавов, а также меди и ее сплавов на железоуглеродистую основу и повышение долговечности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для наплавки трением, содержащем приводной полый шпиндель, механизм зажима и подачи наплавочного прутка и сменную профильную прижимную втулку, имеющую со стороны рабочего торца внутреннюю конусную рабочую часть, переходящую в осевое цилиндрическое отверстие, поверхность конусной рабочей части профильной прижимной втулки в основании выполнена с переходом в плоскость, перпендикулярную оси цилиндрического отверстия, при этом образующие конусной поверхности выполнены под углом 18-22 относительно упомянутой оси, а высота конусной рабочей части втулки выполнена исходя из соотношения Н=0,25 Дц.от.вт, где

Дц.о .ц . диаметр цилиндрического отверстия втулки, мм.

Такое конструктивное выполнение устройства для наплавки трением позволяет повысить производительность и качество наплавки железоуглеродистых сплавов, а также меди и ее сплавов на железоуглеродистую основу, кроме того, оно более долговечно. Это достигается благодаря тому, что выполнение указанным образом поверхности конусной рабочей части профильной . прижимной втулки в основании позволяет самопроизвольно распределяться металлу

"воротника" по сечению рабочей части втулки в зависимости от степени его нагрева, т.е. металла, нагретый до более высокой температуры, как более пластичный, протекает дальше по высоте сечения, подпираемый слоями менее нагретого и потому менее деформированного металла. В свою очередь, это увеличивает удельное давление прутка на деталь. в зоне "воротника", что приводит к интенсификации процесса переноса наплавляемого металла на деталь в зоне "воротника", а это вызывает интенсификсацию процесса переноса наплавляемого металла на деталь, одновременно улучшая их взаимное сцепление, Выполнение образующих конусной поверхности под углом 18-22 относительно оси цилиндриче5 ского отверстия втулки позволяет до минимума снизить силу трения, т.е. величину усилия взаимодействия движущихся частиц пластически деформируемых слоев металла с поверхностью конуса, и избежать

10 приваривания этих слоев к поверхности втулки. Уменьшение этого угла приведет к заклиниванию деформированных слоев наплавочного прутка в зазоре между образующей конуса и поверхностью детали, а

15 увеличение — к значительному абразивному износу профиля втулки и выходу ее из строя.

При,этом при выдавливании металла "воротника" в зазор между упомянутой плоскостью и деталью одновременно с плавлением

20 его нижних контактных слоев осуществляется направленное пластическое деформирование верхних уже закристаллизовавшихся слоев по всей их ширине одновременно, что способствует получению более плотной и

25 однородной структуры наплавленного металла с высокой степенью чистоты его наружной поверхности. Выбор высоты конусной рабочей части втулки согласно указанному соотношению обеспечивает по30 сле осадки полное заполнение полости рабочей части втулки прогретой частью прутка, выдвинутой из осевого цилиндрического отверстия втулки. Увеличение высоты рабочей части втулки приводит к утолщению

35 металла "воротника" и снижению удельного давления на его периферии и ухудшению качества наплавки, а ее уменьшение — к вы ходу части металла "воротника" за пределы втулки и соответственно к ухудшению каче40 ства наплавки.

На чертеже изображено устройство для наплавки трением, разрез, Устройство для наплавки трением состоит из приводного полого шпинделя 1, 45 механизма 2 зажима и подачи наплавочного прутка и закрепленной на нижней конце шпинделя 1 кольцевой оправки 3 со сменной профильной прижимной втулкой 4, имеющей со стороны рабочего торца

50 внутреннюю конусную рабочую часть 5, переходящую в осевое цилиндрическое отверстие 6. Поверхность конусной рабочей части профильной прижимной втулки 4 в основании выполнена с переходом в плоскость 7, 55 перпендикулярную оси цилиндрического отверстия 6, при этом образующие конусной поверхности выполнены под углом 1822 относительно упомянутой оси. Угол наклона образующих конусной поверхности соответствует двойному углу трения между

17.1 2107

5 з. з. металлом втулки4и металлом наплавочного личины: Чт.>.,-,5300 мм; V .зов. ж80 мм; прутка (например, угол трения пары латунь- Чк.пр. = 5300+ 980 = 6280 мм . сталь 9о, пары бронза- сталь 9о, пары чугун: Следовательно, пластически деформи— сталь 11о). Высота Н конусной рабочей рованная разогретая часть прутка 8, заполчасти5втулки4определяетсяизсоотноше- 5 нившая конусную полость рабочей части ния Н=0,25 Дц.от.вт.. втулки 4 (Чк.non.) и технологический зазор А

Устройство работает следующим обра- (VT.>.) будет постоянно поджиматься дополнительно поступающими разогретыми слояНаплавочный пруток 8 вставляют ми металла. В результате этого металл внутрь шпинделя 1 так, чтобы его конец 10 "воротника" 10 начинает выдавливаться из выступал из втулки 4 на 18-20 см, зажимают: зазора А, растекаясь по поверхности детали с помощью механизма 2 и включают привод в радиальном направлении от оси вращения его вращения (не показан). Вращающийся прутка 8, зачищая эту поверхность от занаплавочный пруток 8 приводят в контакт с грязнений и окислов и подготавливая к каповерхностью наплавляемой детали.9 и 15 чественному проведению процесса прижимают с определенным усилием (как наплавки. правило, 0,7-0,8 расчетного рабочего уси-. Предложенное устройство для наплавлия). Как только торец прутка 8 прогреется ки трением по сравнению с известными бодо необходимой температуры (1000- лее долговечно и позволяет повысить

1100"С), на нем начнет образовываться "во- 20 производительность и качество процесса ротник" 10, т.е. выдавленный из зоны наплавки благодаря исключению интенсивконтакта слой пластически деформирован- ного износа отдельных элементов устройстного металла прутка. В этот момент величи- ва и обеспечению непрерывности процесса. ну усилия прижима прутка 8 доводят до Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

° расчетной и производят осадку разогретого- 25 Устройство для наплавки трением, соконца прутка 8, оставляя расстояние А меж- держащее приводной полый шпиндель, меду торцом втулки 4 и наплавочной деталью ханизм зажима и подачи наплавочного

9 в пределах 2-3 мм. Разогретый металл прутка и сменную профильную прижимную прутка при пластическом деформировании втулку, имеющую со стороны рабочего торзаполняет полость конусной рабочей части 30 ца внутреннюю конусную рабочую часть, певтулки 4 и технологический зазор А между реходящую в осевое цилиндрическое торцом втулки 4 и деталью 9, прижимая ме- отверстие, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с талл "воротника" 10 к поверхности детали 9, целью повышения производительности и и начинается процесс наплавки. При этом качества наплавки железоуглеродистых объем выступающей из втулки 4 части ме- 35 сплавов, атакже меди и ее сплавов нажелеталла прутка 8 будет равен сумме объема зоуглеродистую основу и повышения долгополости конусной рабочей части втулки 4и вечности устройства, поверхность конусной объема технологического зазора А между рабочейчастипрофильнойприжимнойвтулторцом втулки 4 и поверхностью детали 9, ки в основании выполнена с переходом в т. е. Чк.п.р. = Чк.пол. + Чт.з., где Чк,п. — объем 40 плоскость, перпендикулярную оси цилиндвыступающей части конца прутка, мм; рического отверстия, при этом образующие з, Чк,пов. объем конусной полости рабочей конусной поверхности выполнены под угчасти втулки, не занятой телом наплавочно" лом 18 — 22 относительно упомянутой оси, а го прутка,мм; Чт.3.-0áúåìòåõíîëîlè÷åñêî- высота конусной рабочей части втулки выго зазора между торцом втулки .и 45 полнена исходя из соотношения Н = 0,25 поверхностью детали, мм, Например, при Дц.от.вт., где Дц.от.вт. — диаметр цилиндричеD ö.îò.âò, = 20 мм, D = 60 мм, Н = 5 мм и А = 2 ского отверстия втулки, м мм указанные объемы имеют следующие ве50

1712107

Составитель Е.Ванина

Редактор М.Циткина Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 495 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 415

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