Способ обработки материалов и устройство для его осуществления

 

Использование: в области обработки материалов. Сущность изобретения при обработке используют ванну с дополнительным материалом, расплавле ным вихревыми токами. Дополнительный материал имеет отличную от основного плотность и низкую температуру плавления. Ванну выполняют с перегородкой, разделяющей расплавы основного и дополнительно материалов. В процессе обработки ванну перемещают относительно поверхности обрабатываемого материала . Дополнительный материал выбирают по плотности в зависимости от направления перемещения ванны относительно детали, Изобретение может бы применено в машиностроении при обраб jTKe крупногабаритных деталей 2 с. и 5 з.п. ф-лы , 3 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 23 К 13/

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4802455/08 . (22) 02.02.90 (46) 30.10,92. Бюл, N. 40 (76) В.Х.Заборовский (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1622105, кл, В 23 К 13/00, 1988, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в области обработки материалов. Сущность изобретения. при обработке используют ванну с дополнительным материалом, расплавле;ным вихревыми токами. Дополн тельный матеИзобретение относится к области обработки материалов и может быть использовано во всех отраслях машиностроения.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей обработки и устройства для обработки материалов вертйкальных, горизонтальных поверхностей и поверхностей тел вращения объектов, в том числе крупногабаритных и протяженных и из труднообрабатываемого материала.

Обработку осуществляют оплавлением расплавом дополнительного материала обрабатываемого материала, отделением его, формованием обработанной поверхности и удалением расплавленногб обрабатываемого материала, Для нагрева, плавления и поддержания рабочей температуры ванны дополнительного материала используют индукционный нагрев. В качестве дополнительного материала используют материалы не растворяющие обрабатываемый матери.. Ы 1773242 АЗ риал имеет отличную от основного плотность и низкую температуру плавления.

Ванну выполняют с перегородкой, разделя- ющей расплавы основного и дополнительно материалов, В процессе обработки ванну перемещают относительно поверхности обрабатываемого материала. Дополнительный материал выбирают по плотности в зависимости от направления перемещения ванны относительно детали, Изобретение может бы .. применено в машиностроении при обраб тке крупногабаритных деталей. 2 с. и5 з.п. ф-лы,3 ил, ал, имеющие значительное отличие в плотности с обрабатываемым материалом, температуру плавления ниже температуры плавления обрабатываемого материала и температуру кипения значительно выше ь температуры .плавления обрабатываемого с материала. При обработке перемещают либо обрабатывающее устройство относительно обрабатываемого объекта по. обрабатываемой поверхности, в том числе и снизу вверх и сверху вниз по вертикальной Ф поверхности, либо перемещают обрабатываемый объект относительно неподвижного устройства. Используемый в качестве обрабатывающего устройства тигл ь-индуктор снабжают перегородкой для разделения либо расплавов дополнительного и обрабатываемого материалов, либо для разделения и удаления расплава обрабатываемого материала. Формование обработанной поверхности осущестсляют поверхностью либо одной иэ стенок, либо дна, либо перегород1773242. ки тигля-индуктора, за которыми, как прави- ся. Режимы обработки выбира|отся эмпирило. устанавливают для отвердевания рас- чески. плава охладитель (кристаллизатор). Тигль-индуктор работает, как правило, На фиг.1 изображена схема обработки . на токах промышленной и повышеннойчасматериала вертикальной поверхности, с пе- 5 тот, Материалом дополнительной ванны 5 ремещением обрабатывающего устройства слу>кит смесь флюсов АН-22 и АН-25. Плотснизу вверх; на фиг,2 — с перемещением ность стали значительно больше плотности обрабатывающего устройства сверху вниз; флюса, температура плавления стали Р18 на фиг,3 — схема обработки материала с вышетемпературы плавления смеси. перемещением обрабатывающего устрой- 10 Обработка материала по вертикальной ства по горизонтальной поверхности. поверхности объекта 1,из бериллия (фиг.2)

Обработка объекта 1 из металла, напри- осуществляется при перемещении обраба-. мер, из стали Р18 (фиг.1) осуществляется тывающего устройства сверху вниз, оплавоплавлением обрабатываемого материала, лением слоя бериллия, отделением его отделением ого перегородкой 3 и удалени- 15 перегородкой 3, установленной в верхней ам расплава обрабатываемого материала, части тигля-индуктора 2, с образованием наОплавление обрабатываемого материала капителя 6 и ванны 8 расплава снятого обосуществляется теплом ванны 5 дополни- рабатываемого материала. Поддержание тельного материала, нагретым до темпера- рабочей температуры процесса, например, туры выше температуры плавления стали,20 1350 С осуществляется индуктором 4 с магР18, достаточной для расплавления и под- нитопроводом. Дополнительный материал держания жидкотекучести обрабатываемо- ванны 5 нагревается и расплавляется вихрего материала. Дополнительный материал выми токами, В качестве дополнительного нагревается и расплавляется вихревыми то- материала используется свинец, имеющий ками наводимыми индуктором 4 тигля-ин- 25 плотность 11,3 г/см . Плотность бериллия з дуктора 2, из высокоогнеупорных значительноменьшеплотностисвинцаисоматериалов, имеющего магнитопровод, ставляет 1,8 г/см, Свинец и бериллий не з медный водоохлаждаемый охладитель(кри- растворяются друг в друге и в расплаве обсталлизатор) 7 и примыкающего боковыми разуют отдельные слои — внизу свинец, в стенками и дном к обрабатываемому объек- 30 верху бериллий. ту, ограничивая расплавы с четырех сторон Тигль-индуктор 2, состоящий их трехи предотвращая их растекание, стороннего корпуса со дном, имеет индукТигль-индуктор, установленный на под- тор 4 с магйитопроводом, встроенный в дно готовленном участке, поверхность 9 которо- и соединяющую боковые стенки стенку, обго отстоит от обрабатываемой поверхности. 35 разу|ощую острый угол со дном (наклонен-.натолщинуснимаемогослая и,собственно,, ную к обрабатываемой поверхности), в являющийся частью поверхности которую верхнейчасти корпуса перегородку 3и принужно получить при обработке, перемеща- мыкающий к ней сверху охладигель (криют вверх после предварительного разогре- сталлизатор) 7. Корпус и перегородку ва ванны дополнительного материала до 40 изготовляют из керамических материалов, рабочей температуры процесса, Оплавлен- температура стойкости которых выше рабоный обрабатываемый материал стекает и чей температуры процесса. Перегородка и заполняет накопитель 6, представляющий охладитель отстоят наружу от боковой пособой ограниченный перегородкой и нерас- верхности дна на расстоянии равном толплавившимся материалом объем. Расплав- 45 щине снимаемого слоя, расположены ленный материал из накопителя проходя параллельно или эквидистантно обрабатынижнюю часть поверхности перегородки, ваемой поверхности, соприкасающейся с расплавленным мате- В начале процесса устройство устанавриалом, и охладитель (кристаллизатор) фор- ливают вплотную к обрабатываемому объекмуется и охлаждается, образуя 50 ту 1 и, установленной над ним, огнеупорной обработанную поверхность. При перепол- подкладке 9, причем перегородка и охлади нении накопителя, содержащего резерв . тель примыка|от к подкладке, затем тигльрасплава обрабатываемого материала на индуктор заполняют свинцом, вкл|очают случай черезмерного оплавления какого-ни- индуктор, расплавляют свинец и нагревают будь участка обрабатываемой поверхности 55 его до температуры процесса, например, из-за колебаний режима обработки, избы- 1359 С и начинают перемещать устройство ток материала стекает через гребень по по- вниз. Оплавляемый ванной дополнительноверхности перегородки, образуя на дне ro материала обрабатываемый материал тигля-индуктора ванну 8 расплава снятого поднимается и скапливается в накопителе, материала, который периодически удаляет- попадает в пространство между формующи"1773242 ски. ".:;.. 10 перемещение ванны расплавленного доОбработка материала объекта 1 на гори- полнительного материала относйтельно обзонтальной поверхности, например, из ста- рабатываемой поверхности, о т л и ч а юли Р18 (фиг.3) .осуществляется шийся тем, что, с целью расширения расплавлением слоя обрабатываемого ма- технологических возможнг тей обработки, териала, накоплением его в наине 6, формо- 15 дополнительный материал выбирают в заванием обработанной поверхноСти - висимосги от- расположения обрабатываеформующей поверхностью.8 и удалением мой поверхности в пространстве и

: расплава обрабатываемого материала..Оп-,: направления перемещения ванны расплавлавление обрабатываемого материала осу- ленного дополнительного материала, при этом дополнительный материал нагревают ществляется теплом ванны 5 до температуры, обеспечивающей оплавледополнительного материала, нагретым до ние обрабатываемого материала, удаляют температуры выше температуры плавления оплавленный слой и формуют обрабатываемую поверхность. обрабатываемого материала. Дополнительный материал — смесь флюсов АН-22-и АН2, Способ по п,1, отличающийся

25, плотность которой значительно меньше плотност л стали Р18, — нагревается и рас- тем, что при обработке вертикальных поверплавляется вихревыми токами, индуцируе- хностей детали и перемещении ванны с расмыми индуктором 4, тигля-индуктора 2, из высокоогнеупорных материалов, имеющего плавленным дополнительным материалом снизу вверх дополйительйый материал выперегородку 3 и охладитель (кристаллиза30 бирают с плотностью, меньшей плотности тор) 7. Стенки корпуса тигля-индуктора, на: обрабатываемого материала. которые устанавливают индукторы накло- 3. Способ bio п.1, о т л,и ч а ю шийся нены во внутрь, задняя стенка расположена тем, что при обработке вертикальных поверниже остальных и имеет формующую повер-: хностей детали и перемещении ванны с расхность 8 плавленным дополнительным материалом

Гигль-индуктор, установленный íà ог- сверху вниз дополнительный материал вынеуllopHoA подкладке 9 и на обрабатывае-, . .бирают с плотностью, бсльшей плотности обрабатываемого материала.

: 4. Способ по п,1, отличающийся мом объекте, перемещают по обрабатываемой поверхности после предтем, что при обработке горизонтальных по40 варительного разогрева ванны дополниверхностей детали дополнительный матерительного материала до рабочей температуры процесса. Обрабатываемый ал выбирают с плотностью, меньшей . материал, соприкасаясь с дополнительным:плотности обрабатываемого материала. материалом, нагревается, оплавляется и со- .. 5. Устройство для обработки мэтериабирается в обьеме между перегородкой и лов, содержащее корпус тигля с охватываюзадней стенкой и охладителем в обработанную поверхность, а основную часть расплава удаляют. Для повышения скорости обработки обрабатываемый материал дощим его индуктором и магнитопроводом, формующий элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено перегородкой для разделения расплавов дополнительного и обрабатываемого материалов, установленной параллельно и эквидистантно рабочей поверхности формующего элемента, а стен50 полнительно подогревают. Для исключения вытекэния расплава устанавливают по наружному периметру соприкосновения устройства с обрабатываемым объектом дополнительные охладители, ки тигля выполнены наклонными вовнутрь, 6, Устройстьо по п.5,; л и ч а ю щ е ес я тем, что при обработке вертикальных поверхностей детали формующий элемент имеет поверхность для удаления оплавленного слоя материала детали и служит перегородкой для разделения расплавов. ми поверхностями перегородки и охладителя и не расплавленным обрабатываемым материалом, охлаждается, отвердевает и образует обработанную поверхность. Основная часть оплавленного обрабатываемо- 5

ro материала отделяется гребнем перегородки, образуя ванну расплава 8, и, по необходимости, удаляется из устройства.

Режимы процесса выбираются эмпиричеИзобретение позволяет осуществлять 55 обработку крупногабаритных и протяженных объектов, в том числе и локальную, труднообрабатываемых материалов и получение фасонных поверхностей без использования режущих инструментов.

Формула изобретения

1. Способ обработки материалов, включающий нагрев, расплавление и перегрев вихревыми токами дополнительного материала, не растворяющего основной материал и имеющего температуру кипения выше температуры плавления обрабатываемого материала и плотность, отличающуюся от плотности обрабатываемого материала, и

1773242

7. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е-: тигля служит формующим элементом vi pacс я тем, что при обработке горизонтальных положена ниже остальных стенок и перегоповерхностей детали одна из стенок родки.

1773242

Составитель" В. Забаровский

Техред М.Моргентал Корректор С. Долгопят

Редактор

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

Заказ 3852 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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